聚合物流变学教学日历
聚合物流变学基础教学设计
聚合物流变学基础教学设计1. 课程概述本课程主要介绍聚合物流变学的基础知识，包括聚合物的基本流变性质，聚合物的流变行为、流变参数等。
通过本课程的学习，能够掌握聚合物的流变特性及其应用，为进一步的科研工作和实际应用打下基础。
2. 教学目标本课程的教学目标分为以下几个方面：1.掌握聚合物的基本流变性质，了解聚合物的流变学知识；2.熟悉聚合物的流变特性和流变行为，掌握流变参数的计算方法；3.理解聚合物在实际应用中的流变行为，掌握聚合物流变学在工程领域中的应用；4.培养学生的分析、解决问题和创新能力。
3. 教学内容3.1 聚合物的基本流变性质1.聚合物的流变学概述；2.常用的聚合物材料的流变性质；3.流变学常用的参数：应力、应变、应力-应变关系、流变曲线、流动类型等。
3.2 聚合物的流变行为1.非牛顿流体；2.聚合物的黏弹性；3.聚合物的流动力学模型。
3.3 聚合物流变参数的计算方法1.泊松比；2.动态粘度；3.剪切应力；4.剪切速率。
3.4 聚合物流变学在工程领域中的应用1.聚合物流变学在化工领域的应用；2.聚合物流变学在生物医学领域的应用；3.聚合物流变学在环境科学领域的应用。
4. 教学方法本课程采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、学生探究等，以促进学生知识的建构和能力的提升。
具体教学方法如下：1.课堂讲授：通过授课让学生了解基本概念和理论知识；2.案例分析：运用具体案例分析帮助学生更好地掌握知识；3.学生探究：鼓励学生进行一定的实验研究和文献查阅，培养其分析和解决问题的能力。
5. 教学评价本课程的评价包括以下方面：1.学生考试成绩；2.课堂表现、研讨会和小组报告等；3.学生课后报告的质量和数量。
6. 教学资源本课程的教学资源包括以下几个方面：1.《流变学原理与应用（第3版）》；2.《聚合物物理学（第3版）》；3.课件资料、教案和案例研究。
7. 结语聚合物流变学是非常重要的实验科学，有着广泛的应用。
《聚合物流变学》课程教学大纲(本科)
聚合物流变学(Rheology for Polymer)课程编号：07410156学分：2学时：32 （讲课学时：32）先修课程：高等数学，大学物理，高分子物理适用专业：高分子材料与工程教材：高分子流变学基础，史铁钧、吴德峰著.北京：化学工业出版社，2011年4 月第一版一、课程的性质与任务：（-）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是面向高分子材料与工程高年级本科生的专业基础选修课，本课程的内容与高分子成型加工、高分子工程、高分子物理等方向密切相关，是高分子材料专业学生进一步开展这些方向的深入学习和研究的基础。
本课程旨在介绍聚合物熔体流变学原理及其在加工过程中的专业应用，通过研究热和力对聚合物流体流动和变形的影响。
使学生了解聚合物熔体的粘性流动、弹性效应及其流变测定法、守恒方程和本构方程、流体在简单几何形状流道中的流动，以及挤出、注塑、压延和吹塑等成型过程中的流动。
另外，对挤出机、双辐机和密炼机的混合特性进行研究，使学生进一步掌握各种高分子材料成型工艺。
本课程的主要目的是使学生掌握相关流变学的思想，理解相关理论，并能够利用流变学相关理论知识解决工程中遇到的实际问题。
（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。
应包括知识目标和能力目标。
）课程目标1:掌握聚合物材料的独特流变学特征，并理解相关机理；课程目标2：掌握聚合物结构与其流变学特征之间的关系；课程目标3：掌握流变学性能的相关测试及其原理；课程目标4：掌握影响聚合物流变学特征的各种因素，能够通过调控相关因素来控制流变行为。
二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）（1）流变学的历史和现状（2）流变学的研究对象和方法（3）高分子材料典型的流变行为（4）流变学在高分子材料加工中的应用（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）通过学习使学生掌握聚合物流变学的基本概念、内容和意义，了解聚合物流变学的发展历史，懂得聚合物流变学的发展趋势和方向，了解聚合物流变学中的一些奇特现象以及理解产生这种特殊的行为的物理原因是什么。
第一章 聚合物流变学2011-2012-1解析
高分子材料流变学
第一概念 流变学是一门研究材料流动及变形规律的
科学。 高分子材料流变学则是研究高分子液体，
主要指高分子熔体、高分子溶液，在流动 状态下的非线性粘弹行为，以及这种行为 与材料结构及其他物理、化学性质的关系。
高分子材料流变学
第一章 绪论
5
1.1.流变学概念
高分子材料流变学
第一章 绪论
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1.2. 流变学研究的内容和意义
高分子材料流变学研究的内容非常丰富， 粗略地分，可分高分子材料结构流变学和 高分子材料加工流变学两大块。
遵从牛顿流动定律的液体称牛顿流体，遵 从胡克定律的固体称胡克弹性体。牛顿流 体与胡克弹性体是两类性质被简化的抽象 物体，实际材料往往表现出远为复杂的力 学性质。
如沥青、粘土、橡胶、石油、蛋清、血浆、 食品、化工原材料、泥石流、地壳
尤其是形形色色高分子材料和制品。
高分子材料流变学
第一章 绪论
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1.1.流变学概念
它们既能流动，又能变形；既有粘性，又 有弹性；变形中会发生粘性损耗，流动时 又有弹性记忆效应，粘、弹性结合，流、 变性并存。
对于这类材料，仅用牛顿流动定律或胡克 弹性定律已无法全面描述其复杂力学响应 规律，必须发展一门新学科流变学对其进 行研究。
高分子材料流变学
第一章 绪论
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1.1 流变学概念
1. 流变学的诞生：宾汉（奠基人）与雷 诺的故事。
宾汉Eugene Cook Bingham 1878~1945， 美国化学家，流变学（Rheology）的奠基 人
雷诺是英国著名的工程师，物理学家和教 育家，毕生对水力学和流体力学的研究做 出了重要贡献。
高分子材料流变学
第一章 绪论
聚合物流变学教学
收稿：２０１１－０９－１５；修回：２０１１－１２－０８；基金项目：常州大学教改基金资助项目（Ｎｏ．编号ＧＪＹ１１０２００２８）；作者简介：廖华勇（１９７５－），男，汉族，博士，讲师，主要研究方向为高分子材料加工及流变学。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｈｙ＠檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐殐殐殐ｃｃｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．教 学聚合物流变学教学研究廖华勇（常州大学常州市高分子材料重点实验室，常州 ２１３１６４） 摘要：从流变学教学的规律出发，提出了教学过程中应该注意的问题：首先要培养学生对本课程的兴趣，以此引导学生进入流变学的大门；提出在学习的过程中注重基本概念的学习，要理解掌握流变学基本概念，教学过程中抓住重点，突破难点，并运用生动形象的实例解释抽象的理论和概念；将流变学方法与本专业紧密结合，从流变学的角度寻找解决问题的方法；将国内外流变学最新动态介绍给学生，扩大学生的视野，积极创新；注意严格考核，提高学生学习质量。
关键词：流变学；聚合物；教学；方法聚合物流变学研究聚合物材料的流动和变形，它是多种学科之间形成的一门交叉学科，涉及到高分子物理、高分子化学、数学和流体力学等学科，内容丰富，抽象概念多，学生在学习过程中有畏难情绪。
这种状况在中国的其它高校也存在［１］。
通过分析本校前几届本科生的学习状况表明，本科生对于掌握流变学基本概念和原理存在不少困难。
目前，我校本科生选课人数还不足以开课。
这门课主要是研究生的选修课，我作为主讲教师，已经讲授了四届，积累了一定的经验教训。
下面主要围绕如何做好这门课的教学工作，引导学生掌握基本的流变学原理和概念，提高教学效果，谈谈一些看法。
１ 培养学生学习兴趣兴趣是最好的老师。
对于没有接触过流变学的学生，如果一开始就大讲流变学中较抽象的概念、连续性方程、运动方程和能量守恒方程等三大方程，学生必然会因为听不懂而失去学习兴趣。
所以首先要引起学生的学习兴趣。
在绪论课上，以动画、视频录像等生动形象的方式，将各种奇异的流变学现象展示给学生，立即抓住了学生的好奇心，将其引入流变学的大门。
9-聚合物的流变学汇总
仪，测量在不同剪切应力作用下流体粘度、流速等的变化，得出物质模量、分子量等重要性质
Rheology 流变学
绝大数高分子的成型加工，如挤出，注射，吹塑等，是在粘流态下进行的
聚合物的流动，不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果(蛇形)
高剪切区(第二牛顿区)：高分子链取向达极限状态，取向度不再随切变速率增加而 变化，表观粘度又成为常数
9.3 Factors Influencing Viscosity of Polymer
影响高分子的粘度的因素
影
分子结构(平均分子量、分子量分布、长链支化度等)
响
实验条件(生产工艺条件): 温度、压力、剪切速度或剪切应力因 Nhomakorabea素
物料结构及成分(配方成分，如添料、软化剂等)
Temperature 温度
温度升高，分子热运动加剧， 分子间距增大，自由体积增多， 使链段易于活动，内摩擦减少， 粘度下降
温度升高时，粘度下降 剪切变稀临界剪切速率升高
Temperature 温度
ln ln A E
RT
Arrhenius方程 适用范围：T >Tf
109 太妃糖 stiff
1012
glassy
1021
rigid
Flow Mechanism 流动机理
小分子液体的流动：分子向“孔穴”相继跃迁
small molecule
hole
高分子熔体的流动：链段(储备长度)向“孔穴”相继跃迁
Reptation 蛇行
Flow curve
a
K n
2020版《聚合物流变学基础》
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：《聚合物流变学基础》是讲授聚合物流动和变形的课程，是材料科学与工程专业和高分子材料与工程专业的专业选修课，是为材料学院培养高质量专业人才服务的。
课程主要涵盖聚合物流变学基础知识、基本理论、流变测量等内容，包括聚合物典型流变特征、聚合物流体的黏性和弹性行为、流变性能的测试方法、基本仪器的构造和原理、聚合物常见的流动方式及其实际应用案例。
“Fundamentals of Polymer Rheology”is a course that teaches polymer flow and deformation. It is an elective course for materials science and Engineering and polymer materials and Engineering majors. It serves to train high-quality professionals for the School of Materials.The course mainly covers basic knowledge, basic theory and rheological measurement of polymers, including typical rheological characteristics of polymers, viscosity and elastic behavior of polymer fluids, testing methods of rheological properties, structure and principle of basic instruments, common flow patterns of polymers and practical application cases.- 1 -2.设计思路：聚合物流变学是一门涉及多学科交叉的科学，与高分子物理学、高分子化学。
《聚合物加工流变学基础》课程教学大纲
《聚合物加工流变学基础》课程教学大纲FoundationofPoIymerRheo1ogy一、课程基本信息学分：2.0学时：32考核方式：各教学环节占总分的比例：作业及平时测验：30%,期末考试：70%中文简介：聚合物加工流变学基础是高分子材料与工程专业成型加工方向的一门专业基础课程。
该课程介绍了聚合物流变学的基本概念、聚合物溶液和熔体的基本流变特性及主要影响、以及聚合物流变性能的测试等。
高分子材料的加工成型几乎都是在流动状态下进行的。
通过该课程的学习，学生应掌握聚合物的流变性质，为改进聚合物加工工艺条件、制品性能以及加工机械的设计提供理论上的指导。
二、教学目的与要求1.使学生对高分子材料加工过程的基本原理，主要包括高分子材料在成型加工过程中的基本流变学原理和传热学原理有比较全面的认识。
结合高分子物理学、材料加工工艺学、加工机械及模具设计，理解高分子材料的流变性质与材料的结构、性能、制品配方、加工工艺条件、加工机械及模具的设计和应用之间的关系。
2.掌握高分子材料的基本流变学性质；了解研究高分子材料流变性质的基本数学、力学方法;掌握测量、研究高分子材料流变性质的基本实验方法和手段。
为进一步学习《聚合反应工程》、、《高分子材料成型加工工艺学》、《高分子材料成型加工机械》、《模具设计》等课程打下基础。
3.讨论典型高分子材料成型加工过程的流变学原理，讨论多相聚合物体系（复合材料）的流变性质，为分析和改进生产工艺、指导配方设计、开发和应用高分子材料提供一定的理论基础。
三、教学方法和手段授课方式为课堂讲授为主，辅以实验教学，且与学生自学相结合，通过习题使学生加深对教学内容的理解，通过思考题鼓励学生思考问题和参阅文献。
教学方法上，通过讲授高分子流变的特点和原理，同时将课程学习与高分子的热点研究相结合。
课程教学中引入多媒体教学，采用新颖、多样的教学方式，引导学生，激发学生的学习兴趣与求知的欲望。
五、推荐教材和教学参考资源推荐教材：1.史铁钧，吴德峰.高分子流变学基础.北京：化学工业出版社，2009.06教学参考资源：2.吴其晔.《高分子材料流变学》（第一版）.北京：高等教育出版社，2002.103.顾国芳，浦鸿汀.《聚合物流变学基础》（第一版）.上海：同济大学出版社，2000.014.王玉忠,郑长义.《高聚物流变学导论》（第一版）.成都：四川大学出版社，1993.07O5.周彦豪.《聚合物加工流变学基础》（第一版）.西安：西安交通大学出版社，1988.03o六、其他说明该教学大纲依据教育部工科学校教学基本要求，借鉴国内同类专业办学经验,并结合我校的特色，在本专业教师的共同商讨下编写而成。
高分子材料流变学课程介绍与修读指导建议
《高分子材料流变学》课程介绍与修读指导建议（复合）课程中英文名称：高分子材料流变学（Polymer Rheology）课程编号：B03020300课程性质：专业基础课开设学期及学时分配：第五学期，每周2学时，共32学时适用专业及层次：高分子材料与工程、复合材料与工程，本科先行课程：高等数学、大学物理、物理化学、高分子化学、高分子物理后继课程：橡胶工艺学、聚合反应工程学、塑料成型工艺学教材：《高分子材料流变学》，吴其晔编著，高等教育出版社，2002年推荐参考书：1．《聚合物加工流变学》，C. D. Han著，徐僖、吴大诚译，科学出版社，1985年2．《聚合物流变学》，Nelsen L E 著，范庆荣、宋家琪译，科学出版社，1983年课程目的与内容：《高分子材料流变学》是高分子材料与工程专业本科生的必修课，是关联高分子材料结构性能系与高分子工程的桥梁。
通过学习本课程，可使学生①对高分子材料加工过程的基本原理有比较全面的认识，理解高分子材料的流变性质与材料的结构、性能、制品配方、加工工艺条件、加工机械及模具的设计和应用之间的关系；②掌握高分子材料的基本流变学性质和基本实验方法和手段，为进一步学习后续课程打下基础；③了解典型高分子材料成型加工过程的流变学原理，获得分析和改进生产工艺、指导配方设计、开发和应用高分子材料的理论基础。
课程修读指导建议：1.学习之关键在于掌握抽象概念所对应的物理实质；2.注重流变学知识的实际应用，加强对理论与实验实践结合实例的学习。
Course name:Rheology of Polymer MaterialsCourse Code: A03020300Course Type:Professional Basic CourseSemester and Class Hours: the 6th Semester, 2×16 HoursApplicable Major and Level: Polymer Materials and Engineering and Similar Major, UndergraduatePrior Courses: Physical Chemistry, Polymer PhysicsSuccessive Courses: Rubber Technology, Polymerization Reaction Engineering,Plastic Molding TechnologyTextbook: Polymer Rheology, Qiye Wu, Higher Education Press, 2002Recommended References:1. Polymer Processing Rheology, C. D. Han, Science Press, 19852. Polymer Rheology, L. E. Nelsen, Translated Chinese by QR Fan & JQ Song, Science Press, 1983Course Goals, Content and Requirements:Rheology of Polymer Materials, which combines polymer structure & property with polymer engineering, is one of compulsory courses for undergraduates majored in polymer materials & engineering. By learning this course, the following goals can be fulfilled.Firstly, students should learn comprehensivelythe basic principles of polymer processing, understand relationships of the rheology of polymers with polymer structure & property, product formula, processing condition, processing machinery and mould design. Secondly, students can master the polymers’ rheological properties and experimental methods, which are the foundation for the follow-up courses. Thirdly, students can comprehend the rheological principles of classical polymer processing & molding, and understand theories for improving the processing technology, directing polymer formula design , and developing new polymer materials.。
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吉林化工学院
学期授课计划
2010 ～2011 学年第二学期
课程聚合物流变学主讲教师姚姗姗助课教师无本学期共18 教学周，按教学计划共 40学时，其中：讲课 40 学时、实验0学时、上机 0 学时、习题课 0学时、电化教学 0学时、课程设计0周。
使用教材名称《高分子流变学基础》，出版社化学工业出版社，是否是二十一世纪教材否。
适用于化工与材料工程学院材料工程系高分0801 班。
主讲教师所在学院化工与材料工程学院材料工程系（教研室）。
系（教研室）主任签字。
周次时数教学方式内容作业布置
1 2 讲授1绪论
1.1 流变学定义及发展简史1.2 聚合物流变学研究的内容1.3 聚合物流变行为的特性1.4 聚合物流变学的应用
2 2 讲授2流变学的基本概念
2.1 简单实验
2.2 应力
2.3 应变
2.4 应力的分量表示法和应力张量
1道习题
3 2 讲授2.5 简单实验中的应力张量2.6 接触力
2.7 应变张量
2.8 均质性和各向同性
4～7 （停课，学生参加生产实习）
8 2 讲授3线性弹性、非线性弹性
3.1 虎克定律和弹性常数
3.2 线性弹性变形的特点
3.3 弹性常数之间的关系
3.4 聚合物的弹性模量
1道习题
9 2 讲授3.5 线弹性的适用范围
3.6 线弹性变形的热力学分析
3.7 弹性模量的测定3.8 聚合物的体积模量
3.9 多相系统—加填料的聚合物
3.10 结晶聚合物
1道习题
10 2 讲授3.11 橡胶弹性的特点
3.12 橡胶弹性的唯象理论3.13 橡胶弹性的热力学分析
11 2 讲授4线性粘性流动、非线性粘性（非牛顿流体）4.1 稳定的简单剪切流动
4.2牛顿定律
4.3 线性粘性变形的特点
4.4 流动方式
12 2 讲授4.4 流动方式
4.5 粘度的测定
1道习题
13 2 讲授4.6 聚合物稀溶液的粘度
4.7 悬浮体的粘度
4.8 聚合物熔体的粘度
1道习题
13 2 讲授4.9 聚合物熔体流动特性
4.10 非牛顿流体的分类及流动曲线
14 2 讲授 4.11非牛顿流体的稳态剪切流动4.12Weissenberg-Rabinowitch校正
14 2 讲授4.13 聚合物熔体的流动曲线4.14法向应力效应
15 2 讲授5线性粘弹性
5.1 线性粘弹性的基本概念5.2 Boltzmann加和原理5.3 聚合物的蠕变柔量
15 2 讲授5.4 蠕变和回复实验
5.5 松弛模量
5.6 蠕变柔量与松弛模量的关系
16 2 讲授 5.7 动态力学性能
5.8 时温等效原理及移动因子
5.9 聚合物的粘弹性函数
1道习题
16 2 讲授6聚合物的断裂和强度
6.1 聚合物的断裂模式
6.2 聚合物的断裂过程和断裂强度
6.3 固体聚合物的屈服行为
6.4固体聚合物的强度
6.5聚合物断裂的裂缝理论、分子理论
17 2 讲授7聚合物流变实验及应用
7.1毛细管流变仪基本原理、方法及应用
一道习题
17 2 讲授7.2旋转流变仪基本原理、方法及应用7.3转矩流变仪基本原理、方法及应用
18 2 讲授8高分子材料典型加工成型过程的流变分析8.1混炼工艺与压延工艺
8.2挤出成型过程
8.3高分子熔体流动不稳定性
18 2 讲授习题
注：一式四份（任课教师、教研室、系、部办公室、教务处）。