高分子流变学的考试重点归纳
高分子材料流变学复习题
一、填空题（2×10=20分）1.高分子材料流变学可分为高分子材料流变学和流变学。
2.高分子材料的结构可以分为结构和结构，影响高分子流变性质的主要结构层次为结构。
3.输运过程中的基本方程有方程，方程和方程。
4.互容高分子可以分为互容和互容两种情形。
二、选择题(单选)（2×5=10分）1.大多数聚合物流体属于：（）A．膨胀性流体 B. 膨胀性流体C. 假塑性流体D. 假塑性流体2.能有效改善聚甲醛的加工流动性的方法有：（）A．增大分子量 B. 升高加工温度 C. 提高挤出机的螺杆转速3.下列方法中不能测定聚合物熔体粘度的是：（）A．毛细管粘度计 B. 旋转粘度计C. 乌氏粘度计D. 落球粘度计4.高聚物为假塑性流体，其粘度随剪切速率的增加而（）。
A、增加B、减少C、不变5.在设计制造外径为5cm管材的模头时，应选择哪种内径的模头（）。
A、小于5cmB、5cmC、大于5cm三、判断题（2×5=10分）1.Weissenberg效应得出现是因为高分子液体具有黏性。
（）2.液体的流动黏度随外力作用时间的延长而变大的的性质称为触变性。
（）3.挤出胀大比随着剪切速率的的升高而增加，随温度的升高而增加。
（）4.挤出成型过程中同时存在拖曳流，压力流和漏流。
（）5.软化增塑剂的加入使基础胀大比增大。
（）四、名词解释（4×5=20分）法向分量；黏流态；宾汉流体；粘流活化能；触变性流体五、简答题（2×10=20分）1.如何表征高分子流体的剪切敏感性与温度敏感性？2.平均分子量和分布对聚合物熔体黏度、力学性能各有何影响？六、论述题（20分）画出牛顿流体和三种典型的无时间依赖性的非牛顿流体的流动曲线，并说明其主要流动特征。
【流变学】概念(考试整理版)
变形：施加适当的力系于物质上而使其形状和大小发生的变化。
流动：当变形的程度随时间而变化时就成为流动。
区别：变形是固属，流动是液属。
外力作用时间的长短及观察时间的不同。
稳定流动：流体在输送通道中流动时，任何部位的流动状况保持恒定，一切影响流体流动的因素都不随时间而改变。
不稳定流动：流体在输送通道中流动时，其流动状况随时间而改变。
次级流动：高分子液体在均匀压力梯度下通过非圆形管道流动，或通过截面有变化的流道时，在其主要的纯轴向流动上，附加出现局部区域的环形流动。
孔压误差：在凹槽附近流线发生弯曲，产生了背向凹槽的法向应力，使凹槽的传感器测得的液体内压值小于平直时的测值。
弯流压差：高分子液体流经弯道时，内侧壁受到的压力要高于外侧壁的压力。
Toms效应：在高速的管道湍流中，加入少许高分子物质，如聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺等，则管道的阻力将大为减小的现象。
触变性：流体的粘度随流动时间的延长而下降。
（触变材料是假塑性体，反之不定）震凝性：流体的粘度随流动时间的延长而上升。
（震凝材料是胀流体，反之不定）剪切流动：不同平面间两质点发生的相对位移，质点速度仅沿与流动方向垂直的方向变化。
拉伸流动：同一平面中两质点间距离的延长，质点速度仅沿流动方向变化。
层流：流体沿管轴作有规则的平行线状流动，各质点互不碰撞，互不混合。
湍流：总体轴向流动+径向随机波动。
质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。
区别：是否存在速度、压强的脉动性。
过渡流：不是独立流型（层+湍），流体处于不稳定状态（易发生流型转变）。
剪切应力：单位面积上所受的剪切力F/A为τ。
粘度：动力粘度、运动粘度和相对粘度的通称。
常把动力学粘度称为粘度。
运动粘度：动力粘度/流体密度。
相对粘度：流体的动力粘度与同温度下的水的动力粘度之比。
有时也指高分子溶液的动力粘度与同温度下的纯溶剂的动力粘度之比。
相对流动度指数：在给定的剪切速率下，测定熔体相差10℃或40℃的两个温度下剪切粘度的比值。
高分子流变学复习要点
流变考点大全一、名词解释1. 本构方程：又称状态方程，描述应力分量与形变分量或形变速率分量之间关系的方程,是描述一大类材料所遵循的与材料结构属性相关的力学响应规律的方程. 反映流变过程中材料本身的结构特性。
2. 等粘度原则：两相高分子熔体或溶液粘度相近，易混合均匀。
3. 近似润滑假定：把原来物料在x—y平面的二维流动，在一段流道内简化成为只沿x方向的一维流动，这种简化假定称为~。
4. 剪切变稀：相同温度下，高分子液体，在流动过程中粘度随剪切速率增大而降低的现象。
5. 表观剪切黏度：表观粘度η a定义流动曲线上某一点τ与γ的比值6. Banis效应：又称口型膨胀效应或挤出胀大现象，是指高分子熔体被迫挤出口模时，挤出物尺寸d大于口模尺寸D，截面形状也发生变化的现象。
7. 粘流活化能：E定义为分子链流动时用于克服分子间位垒跃迁到临近空穴所需要的最小能量，它表征粘度对温度的依赖性，E越大，粘度对温度的依赖性越强，温度升高，其粘度下降得越多。
8. 法向应力差：两个法向应力分量差值在各种分解中始终保持不变，定义法向应力差函数来描写材料弹性形变行为。
9. 零切黏度：剪切速率接近于0时，非牛顿流体对应的粘度值。
10. 表观粘度：流动曲线上某点与原点连线的斜率11. 弯流误差：高分子液体流经一个弯形流道时，液体对流道内侧壁和外侧壁的压力，会因法向应力差效应而产生差异。
12. 拉伸粘度：聚合物在拉伸过程中拉伸方向的总的法向应力与拉伸速率的比值。
13. 第二牛顿区;假塑性流体在当前剪切速率很高时，剪切粘度会趋于一个定值，而这一剪切区域称为假塑性流体的第二牛顿区。
14. 触变性：等温条件下，某些液体流动粘度随外力作用时间长短发生变化的性质，其中粘度变小为触变性。
15. Tf：黏流温度，高分子高弹态与粘流态之间转变的温度，大分子链产生重心位移的整链相对运动。
16. Tg：玻璃化温度，分子链段运动，解除冻结的温度，形变可以恢复。
高分子材料流变学
【名词解释】1.假塑性流体：黏度随剪切速率的增加而降低的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中，非牛顿指数n<12.膨胀性流体:黏度随剪切速率的增加而升高的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中非牛顿指数n>13.宾汉流体:指当所受的剪切应力超过临界剪切应力后，才能变形的流动的流体，亦称塑性流体，其中剪切应力与剪切速率服从τ=τy+ηpγ4.牛顿流体:剪切应力与剪切速率之间呈线性关系，表达式为τ=μγ的流体5.剪切变稀：粘度随剪切速率升高而降低6.爬杆效应：当金属杆在盛有高分子流体的容器中旋转，熔体沿杆上爬的现象7.挤出胀大：聚合物熔体挤出圆形截面的毛细管时，挤出物的直径大于毛细管模直径8.熔体破裂：聚合物熔体在毛细管中流动时，当剪切速率较高时，聚合物表面出现不规则的现象，如竹节状，鲨鱼皮状9.无管虹吸：当插入聚合物溶液中的玻璃管，提离液面之上时，聚合物溶液继续沿玻璃管流出的现象10.第一法向应力差：高聚物熔体流动时，由于弹性行为，受剪切的作用时，产生法向应力差，其中满足关系式N1=τ11−τ22=φ1∗γ 212(N1通常为正值)11.第二法向应力差：同上，关系式为N2=τ22−τ33=φ2∗γ 212 (N2通常为负值)12.本构方程：是一类联系应力张量和应变张量或应变速率张量之间的关系方程，而联系的系数通常是材料的常数。
13.剪切应力：单位面积上的剪切力，τ=FA14.剪切速率：流体以一定速度沿剪切力方向移动。
在黏性阻力和固定壁面阻力的作用力，使相邻液层之间出现速度差,γ=d vdy 也可理解成一定间距的液层，在一定时间内的相对移动距离。
15．高分子流变学：研究高分子液体，主要是指高分子熔体干分子溶液在流动状态下的非线性粘弹性行为。
以及这种行为与材料结构及其他物理化学的关系。
16．出膨胀现象：高分子熔体被迫基础口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸截面积形象黄也发生变化的现象【简答题】1.常用的聚合物流变仪有：毛细管型流变仪、转子型流变仪、组合式转矩流变仪、振荡型流变仪、落球式黏度计、其他类型流变仪（拉伸流变仪、缝模流变仪和弯管流变仪等）2.流变测量的目的：（1）物料的流变学表征。
流变学复习重点
• 典型高分子液体的流动曲线如上图，当流动很慢时， 剪切粘度保持为常数，随剪切速率的增大，剪切粘 度反而减少。图中曲线大致可分为三个区域，
•
•
OA段，剪切速率γ→0，η→ γ呈线性关系，流动 性质与牛顿型流体相仿，粘度趋于常数，称零剪切 粘度η0.这一区域称第一牛顿区。
AB段，当剪切速率超过某一临界值γ后，材料 流动性质出现非牛顿性，剪切粘度（实际上是表现 剪切粘度η,即η与γ曲线上一点与原点连线的斜率， 后面将详细介绍）随剪切速率γ增大而逐渐下降， 出现“剪切变稀”行为，这一区域是高分子材料加 工的典型流动区。 BC段，剪切速率非常高时， γ →∞时，剪切粘 度又趋于另一个定值η ∞,称无穷剪切粘度，这一区 域称第二牛顿区，通常实验达不到该区域，因为在 此之前，流动已变得极不稳定，甚至被破坏。 绝大多数高聚物熔体的η 0， η a, η ∞有如下大小 顺序η 0> η a> η ∞
• 二、高聚物粘流特点
• 高聚物分子链细而长，流动过程中其分子受力 形式与小分子不同，因而导致高聚物的粘性流动有 如下特点： 1. 流动机理是链段相继跃迁 小分子液体的流动可以用简单的孔穴模型说明， 该模型假设，液体中存在许多孔穴，小分子液体的 孔穴与分子尺寸相等，当受外力时，分子热运动无 规则跃迁，和孔穴不断变换位置，发生分子扩散应 力，在存在外力的情况下，分子沿外力方向从优跃 迁，即通过分子间的孔穴相继向某一方向移动，形 成宏观流动。温度升高，分子热运动能量增加，孔 穴增加和膨胀，流动阻力减小，粘度和温度关系服 从Arrhenius定律
•
此外，从上图可见，牛顿流体的粘度不随γ而 变化，但假塑性体粘度随γ而变化。正由于假塑性 体的粘度随γ和η而变化，为了方便起见，对非牛顿 流体可用“表观粘度”描述其流动时的粘稠性，表 观粘度η a定义流动曲线上某一点η与γ的比值，即
《高分子流变学》复习资料
第二章 流变学的基本概念
1、单位张量和对称张量：
单位张量
对称张量（������������������������������������ = ������������������������������������ ）
2、无穷小位移梯度张量
������������11 σ = �������������21 ������������31
������������������������������������ ⎤ ������������������������ ⎥ ������������������������������������ ⎥ ������������������������ ⎥ ⎥ ������������������������������������ ⎥ ������������������������ ⎦
0 0 1 0� 0 1
������������12 ������������22 ∙
������������13 ������������23 �。 ∙
3、应变张量 ������������������������������������ ������������ = ������������������������������������ = ������������������������������������� ������������������������������������
������������12 ������������22 ������������32
1 ������������ = �0 0
������������13 ������������11 ������������23 � = � ∙ ������������33 ∙
第一章高分子材料加工流变学概论(二讲)
σ=λ ·ε ε
拉伸流动与剪切流动的区别：剪切流动是一个平面在另一个 平面上的滑移,而拉伸流动是同一个平面上两质点距离的拉 长,而且拉伸应力有单双向之分。 拉伸流动主要用于拉丝、吹膜、中空成型和热成型。
第三节： 第三节： 高分子材料的粘性流动与弹性（P13）
熔体受应力作用产生变形， 粘性变形：熔体受应力作用产生变形，当应力解除 熔体受应力作用产生变形 后其变形不能完全恢复原状的称为粘性变形。 后其变形不能完全恢复原状的称为粘性变形。其流 动称为粘性流动 粘性流动。 动称为粘性流动。 熔体受应力作用产生变形， 弹性变形：熔体受应力作用产生变形，当应力解除 熔体受应力作用产生变形 后其变形能完全恢复原状的称为弹性变形。其流动 后其变形能完全恢复原状的称为弹性变形。 称为弹性流动 弹性流动。 称为弹性流动。受剪切应力而产生的弹性变形称为 剪切弹性。受拉应力而产生的弹性变形称为拉伸弹 剪切弹性。 性。 弹性模量：物体所受应力对其发生的弹性变形量的比 弹性模量 物体所受应力对其发生的弹性变形量的比 值称为弹性模量。 值称为弹性模量。因剪应力而引起的称为剪切弹性 模量；因拉应力而引起的称为拉伸弹性模量。 模量；因拉应力而引起的称为拉伸弹性模量。用数 学公式表示 ：
对于服从幂律方程的流体（假塑性流体）活化能E与流动指 数n的关系为：Er=nEτ 活化能：每摩尔运动单元流动时所需要的能量，活化能越 大，粘度对温度越敏感，温度升高时，粘度下降越明显。
几种聚合物熔体的活化能
聚合物 POM(190℃） PE(MI2.1,150℃) PP(250℃) PS(190℃) PMMA(190℃) PC(250℃) NBR NR 剪切速率/S－1 101～102 102～103 101～102 101～102 101～102 101～102 101 101 活化能/(KJ/mol) 26.4~28.5 28.9~34.3 41.8~60.1 92.1~96.3 159~167 167~188 22.6 1.1
(完整版)高分子物理详细重点总结
名词解释：1. 时间依赖性：在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间2. 松弛时间τ :橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的 1/e 时所需的时间3. 松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布，因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。
4. 时温等效原理：升高温度或者延长观察时间(外力作用时间)对于聚合物的分子运动是等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。
5. 模量：材料受力时，应力与应变的比值6. 玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。
7. 自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间 ,高分子链活动的空间8. 自由体积分数(f)：自由体积与总体积之比。
9. 自由体积理论：当自由体积分数为 2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻结导致玻璃化转变发生。
10. 物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象11. 化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化12. 外增塑：添加某些低分子组分使聚合物 T g 下降的现象13. 次级转变或多重转变： Tg 以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的运动14. 结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数15. 结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用16. 熔融：物质从结晶态转变为液态的过程17. 熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围18. 熔融熵S m ：熔融前后分子混乱程度的变化19. 橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料20. 应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时 ,它的几何形状和尺寸将发生变化21. 附加应力：可以抵抗外力的力22. 泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数23. 热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能塑化成型24. 力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性25. 蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而增大的现象26. 应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰减的现象27. 滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象28. 力学损耗或者内耗：单位体积橡胶经过一个拉伸 ~ 回缩循环后所消耗的功29. 储存模量 E’：同相位的应力与应变的比值30. 损耗模量 E”：相差 90 度相位的应力振幅与应变振幅的比值31. Boltzmann 叠加原理：聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的线性加和32. 应变软化：随应变增大，应力不再增加反而有所下降33. 银纹屈服：聚合物受到张应力作用后，由于应力集中产生分子链局部取向和塑性变形，在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长 100 、宽 10 、厚为 1 微米左右的微细凹槽或裂纹的现象34. 裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。
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判断15分选择20分名词解释15分简述题20分计算题30分
一名词解释
1.假塑性流体：黏度随剪切速率的增加而降低的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中，非牛顿指数n<1
2.膨胀性流体:黏度随剪切速率的增加而升高的流体，粘度与剪切应力之间的关系服从幂律定律，其中非牛顿指数n>1
3.宾汉流体:指当所受的剪切应力超过临界剪切应力后，才能变形的流动的流体，亦称塑性流体，其中剪切应力与剪切速率服从τ=τy+ηpγ̇
4.牛顿流体:剪切应力与剪切速率之间呈线性关系，表达式为τ=μγ̇的流体
5.剪切变稀：粘度随剪切速率升高而降低
6.爬杆效应：当金属杆在盛有高分子流体的容器中旋转，熔体沿杆上爬的现象
7.挤出胀大：聚合物熔体挤出圆形截面的毛细管时，挤出物的直径大于毛细管模直径
8.熔体破裂：聚合物熔体在毛细管中流动时，当剪切速率较高时，聚合物表面出现不规则的现象，如竹节状，鲨鱼皮状
9.无管虹吸：当插入聚合物溶液中的玻璃管，提离液面之上时，聚合物溶液继续沿玻璃管流出的现象
10.第一法向应力差：高聚物熔体流动时，由于弹性行为，受剪切的作用时，产生法向应力差，其中满足关系式N1=τ11−τ22=φ1∗γ̇212(N1通常为正值)
11.第二法向应力差：同上，关系式为N2=τ22−τ33=φ2∗γ̇212 (N2通常为负值)
12.本构方程：是一类联系应力张量和应变张量或应变速率张量之间的关系方程，而联系的系数通常是材料的常数。
13.剪切应力：单位面积上的剪切力，τ=F
A
14.剪切速率：流体以一定速度沿剪切力方向移动。
在黏性阻力和固定壁面阻力的作用力，使相邻液层之间出现速度差,γ̇=d v
也可理解成一定间距的液层，在一定时间内的
d y
相对移动距离。
解答题
1. 用分子链缠结的观点解释普适效应
答：当高聚物的相对分子质量超过某临界值后，分子链间存在着相互缠绕点或因范德瓦耳斯力作用形成链间的物理交联点。
在分子热运动作用下，这些物理缠结点处于不断解体和重建的动平衡状态。
整个高聚物熔体或浓溶液具有不断变化着的拟网状结构。
{ 低剪切速率 分子链的高度缠结剪切速率增大 分子发生构象变化 剪切速率继续增大 结构完全被破坏
分子链缠结的观点：当高聚物的相对分子质量超过某临界值后，分子链间存在着相互缠绕点或因范德瓦尔斯力作用形成链间的物理交联点。
在分子热运动作用下，这些物理缠结点处于不断解体和重建的动平衡状态。
整个高聚物熔体或浓溶液具有不断变化着的拟网状结构。
在低剪切速率下，大分子链的高度缠结，流动阻力很大。
由于剪切速率很小，缠结点的破坏等于缠结的形成，粘度能保持恒定的最大值ηo,具有牛顿流体的流动行为.当剪切速率增大时,大分子在剪切作用下发生构象变化.随着剪切速率增大,缠结的解除和破坏增多,而缠结的重建越来越少.大分子链和链段沿着流动方向的取向越来越明显.这样使流动阻力减小,表观粘度ηa 下降,表现了假塑性的剪切变稀的流动特征.当剪切速率继续增大时,在强剪切作用下,大分子的拟网状结构完全被破坏.高分子链沿着剪切方向高度取向排列,流体粘度达到最小值η∞,且有牛顿流体的流动行为.
2. 非牛顿流体划分
剪切流动中非线性流体可归纳为一下三类型：
1）非时间依赖性非牛顿流体 这类流体中任何一点的剪切速率都是该点剪切应力的某种函数，而不依赖于其他因素
2）黏弹流体 这类流体具有固体和液体两者的特性，在形变之后表现为部分弹性回复
3）时间依赖性非牛顿流体 这种流体的剪切应力-剪切速率关系依赖于流体被剪切作用 的时间，这是一种复杂的关系，如触变性和流聚性流体
3. 温度、剪切速率、支化、压力重均、相对分子质量对聚合物熔体黏度的影响
1） 温度的影响 温度升高时，黏度下降越明显 温度↗，黏度↘
2）相对分子质量黏度随之升高而增加相对分子质量↗，黏度↗
3）相对分子质量越大、分子链越长且包含的链段数目越多，进行流动位移越困难
4）剪切速率黏度随剪切速率的增加而下降剪切速率↗，黏度↘
5）支化相对分子质量相同时，分子链是否支化及支链的长度对黏度影响很大短支链，黏度比直链物料的黏度低，长支链则高
6）静压力体积压缩导致流体的黏度增加、流动性降低压力↗，黏度↗
7）压力增加与温度下降对黏度的影响是等效的。
8）添加剂增塑剂，黏度降低润滑剂，改善流动性填料，流动性降低
4.分析毛细血管内飞流顿流体的表观黏度与真实黏度，表观剪切速率γ̇a与真实剪切速
率γ̇R的关系
5.试推导牛顿黏度与表观稠度之间关系
6.绘出简图并推导牛顿流体在圆管道中压力流体流动的速度和流量方程。
1.张量ί表示该应力的作用面，j表示该应力的方向
2.n=1时，牛顿流体；n<1,假塑性流体；n>1,胀塑性流体
3.松弛时间λ=η
G
λE=ηE/E
黏性流动实际形变的时间比高聚物熔体的松弛时间火大很多
弹性变形实际变形的时间比高聚物熔体的松弛时间或小得多
4.法向应力效应是指高聚物熔体的流动，在受剪切力作用时会产生法向应力差
从而呈现一些弹性现象
5. Weissenberg效应非牛顿流体在剪切流动时，被剪切倾斜变形的流动单元具有
弹性恢复力，产生了包轴爬竿现象
6.挤出胀大（巴勒斯效应）定义：充分松弛的挤出物直径d与口模直径之比
7.入口效应：被挤压的高聚物熔体通过一个狭窄的口模，即使口模通道很短，也会有
明显的压力降
8.入口压力降高聚物熔体从大直径料筒进入小直径口模会有能量损失
9.入口修正（贝格里begely方法）总压力降与长径比是线性关系
τR=
∆pR
2(L+eR)
=
∆p
2(L/R+e)
=
∆p−∆p m
2(
L
R)
10.∆P en随剪切速率的增加而升高，与口模长径比无关
11.离模膨胀是挤出口模的模唇间隙设计的依据
12.熔体破裂当挤出速率逐渐增加时，挤出物表面将出现不规则现象，甚至使内在
质量受到破坏，此类现象统称为熔体破裂
13.鲨鱼皮
14.非牛顿指数越小，黏度对剪切速率越敏感。
15.压力作用下高聚物熔体在管道内流动称压力流动或泊肃叶流动
16.牛顿流体在圆管中速度分布为抛物线，非牛顿流体的流速分布为柱塞流动
17.各种类型流体的流动曲线（凡不服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体，即流
体的剪切应力和剪切速率之间呈非线性的曲线关系。
）。