楊成玉流變學(xué)導(dǎo)論-1

匯報人：楊成玉2011年10月23日聚合物流變學(xué)導(dǎo)論學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉2匯報提綱IntroductiontoRheologyCotentofPolymerRheologyMethodofPolymerRheologyTheBasisofViscoelasticMaterialsStatesofMatterTheMainRheologicalBehaviorofPolymer學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉3IntroductiontoRheology什么是流變學(xué)？流變學(xué)是物理學(xué)的一個分支，是主要研究材料在外界作用(應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、電場、磁場、輻射等)下的變形和流動的科學(xué)Rheologyis“thestudyoftheflowanddeformationofallformsofmatter.”——E.C.Bingham,M.ReinerApr.29th,1929“EverythingFlows”

萬物皆流——Heraclitus(赫拉克利特,紀(jì)元前五世紀(jì)的希臘哲學(xué)家)學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉4IntroductiontoRheologyGenesisofRheology英國物理學(xué)家麥克斯韋（1869年）材料可以是彈性的，又可以是粘性的對于粘性材料，應(yīng)變相同的情況下，應(yīng)力不能保持恒定，而是以某一速率減小到零，其速率取決于施加的起始應(yīng)力值和材料的性質(zhì)。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛許多學(xué)者還發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力雖然不變，材料棒卻可隨時間繼續(xù)變形，這種性能就是蠕變或流動一切材料都具有時間效應(yīng)，于是出現(xiàn)了流變學(xué)1929年，美國在賓漢教授的倡議下，創(chuàng)建流變學(xué)會，隨后荷蘭、英國相繼出現(xiàn)了流變學(xué)會1948年國際流變學(xué)會議就是在荷蘭舉行法國、日本、瑞典、澳大利亞、奧地利、捷克斯洛伐克、意大利、比利時等國也先后成立了流變學(xué)會學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉5IntroductiontoRheologyExamplesforApplicationsofRheologyPolymerPlastics;Rubbers;Fibers;Adhesives（粘合劑）;Coatings（涂料）…-Melts:Injection;Extrusion;Thermoforming（熱加工）......-Solids:MechanicalProperties;Deformation;Fracture......Biology,MedicineMedicament(藥劑);Hemorheology（血液流變學(xué)）;Muscle……ChemicalEngineeringGeology，RockOthers:Drillingmuds（鉆探泥漿）,Cement（水泥）……學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉6匯報提綱IntroductiontoRheologyCotentofPolymerRheologyMethodofPolymerRheologyTheBasisofViscoelasticMaterialsStatesofMatterTheMainRheologicalBehaviorofPolymer學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉7CotentofPolymerRheology聚合物的結(jié)構(gòu)和聚合物的材料加工，及測定方法和實際應(yīng)用聚合物流變行為與數(shù)學(xué)模式（應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系式或應(yīng)力和應(yīng)變速率的關(guān)系式）不同溫度、壓力、化學(xué)環(huán)境對聚合物流變行為的影響分子量、分子結(jié)構(gòu)、添加劑的濃度對聚合物性能的影響聚合物流變性能的表征和測定方法聚合物流變學(xué)的實際應(yīng)用學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉8匯報提綱IntroductiontoRheologyCotentofPolymerRheologyMethodofPolymerRheologyTheBasisofViscoelasticMaterialsStatesofMatterTheMainRheologicalBehaviorofPolymer學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉9MethodofPolymerRheology理論模擬宏觀法（經(jīng)典的唯象研究方法）將聚合物看作由連續(xù)質(zhì)點組成，材料性能是位置的連續(xù)函數(shù)，研究材料的性能是從建立粘彈模型出發(fā),進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變或應(yīng)變速率分析純彈性物體，可以用胡克定律來描述，對于牛頓流體，可以用“應(yīng)力＝粘度×應(yīng)變速率”來描述微觀法（分子流變學(xué)方法）從分子運動的角度出發(fā)，對材料的力學(xué)行為和分子運動過程進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)，提出材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀流變行為的聯(lián)系學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉10MethodofPolymerRheology實驗流變學(xué)通過各種流變儀，包括擠出式流變儀，旋轉(zhuǎn)式流變儀，振蕩式流變儀，轉(zhuǎn)矩流變儀，拉伸流變儀來測量不同剪切應(yīng)力下，流體粘度、流速等的變化，再進(jìn)行分析，從中得出該物質(zhì)的模量、分子量等重要性質(zhì)加工流變學(xué)聚合物加工操作單元的流變學(xué)分析（擠出、注射、紡絲）異常流變行為（擠出脹大、熔體破裂、拉伸共振、壁滑等）多相高分子體系的流變學(xué)規(guī)律學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉11匯報提綱IntroductiontoRheologyCotentofPolymerRheologyMethodofPolymerRheologyTheBasisofViscoelasticMaterialsStatesofMatterTheMainRheologicalBehaviorofPolymer學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉12TheBasisofViscoelasticMaterials牛頓粘性粘度為一常數(shù)的流體稱為牛頓流體，應(yīng)力正比于應(yīng)變，應(yīng)變隨時間成線性發(fā)展流體在流動時，存在著流體與固體表面的附著力和流體內(nèi)部分子間的作用，流體不斷發(fā)生剪切變形，流體的粘滯性就是流體抵抗剪切變形的能力，簡稱流體的粘性粘度是流體粘滯性的度量，用以描述流動時的內(nèi)摩擦大小，也就是說流體內(nèi)部分子間作用力越大，流體的粘滯性越大，流動時內(nèi)摩擦越大，流體粘度也就越大學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉13TheBasisofViscoelasticMaterials胡克彈性1678年，胡克假定“任何一根彈簧的力與由此產(chǎn)生的伸長成正比”即胡克彈性定律胡克定律表示材料在受力時應(yīng)力與應(yīng)變之間存在線性關(guān)系，線性彈性也稱胡克彈性在物體上施加外力，產(chǎn)生瞬時變形，除去外力，變形立即消失，這種與時間無關(guān)的變形稱為彈性變形，物體具有彈性變形的性質(zhì)稱物體的彈性，也就是狹義的彈性叫胡克彈性或線性彈性學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉14TheBasisofViscoelasticMaterials粘性和彈性的轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)觀念中，固體毫無疑問是彈性的，流體是粘性的，然而他們卻是材料屬性不可分割的兩部分，相互依存，相互轉(zhuǎn)化粘彈體在外力作用下哪一種性質(zhì)占優(yōu)勢，依賴于應(yīng)力和施加應(yīng)力的持久性，在一個實驗中，假若實驗相對緩慢，樣品似乎呈現(xiàn)粘性而不是彈性，但是假若實驗相對較快，似乎呈現(xiàn)彈性而不是粘性，在中等時間標(biāo)度，觀察到混合（粘彈性）響應(yīng)流變學(xué)的產(chǎn)生，采用流變性儀器就可以在施加非常寬的應(yīng)力范圍，非常寬的頻率譜內(nèi)研究固體的粘性和流體的彈性學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉15匯報提綱IntroductiontoRheologyCotentofPolymerRheologyMethodofPolymerRheologyTheBasisofViscoelasticMaterialsStatesofMatterTheMainRheologicalBehaviorofPolymer學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉16StatesofMatterSmallmoleculesandPolymerMuchmorecomplexbehaviorSmallmoleculesPolymerGas-Water-Ice學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉17匯報提綱IntroductiontoRheologyCotentofPolymerRheologyMethodofPolymerRheologyTheBasisofViscoelasticMaterialsStatesofMatterTheMainRheologicalBehaviorofPolymer學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉18TheMainRheologicalBehaviorofPolymer聚合物熔體粘度的剪切速率依賴性牛頓流體的粘度在一定溫度下是常數(shù)，與剪切速率γ無關(guān)假塑性曲線顯示出第一牛頓區(qū)（布朗運動）、剪切稀化區(qū)（剪切作用大于布朗運動作用）、第二牛頓區(qū)（分子鏈的纏繞已經(jīng)完全解體）剪切稀化現(xiàn)象是由于流體中粒子發(fā)生定向、伸展、變形或分散圖中塑性曲線顯示出一個屈服應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時，流體不流動，只發(fā)生切應(yīng)變γ，γ=0學(xué)習(xí)交流報告匯報人：楊成玉19TheMainRheologicalBehaviorofPolymer聚合物溶液的主要彈性表現(xiàn)RodClimb-up(WeissenbergEffect)DieSwell(Ba