聚合物流变学第一章绪论1.流变学概念流动与变形之间的关系属于两个范畴的概念，流动是液体材料的属性，液体流动时，表现出粘性行为，产生永久变形，形变不可恢复并耗散部分能量，通常液体流动时遵从牛顿流动定律，即材料所受剪切应力、剪切速率成正比，且流动过程是一个时间过程，只有在一段有限时间内才能观察到材料的流动。变形是固体材料的属性，表现出弹性行为，产生的弹性形变在外力撤消时能够恢复，且产生形变时贮存能量，形变恢复时还原能量，具有弹性记忆效应。固体变形时遵从胡克定律——材料所爱应力与形变量成正比，应力应变之间的响应为瞬时响应。牛顿流体与胡克弹性体是两类性质被简化的抽象物体，实际材料经常表现出复杂的力学性质，如橡胶、石油、沥青等，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，流变性共存。对于这类材料，仅用牛顿定律与胡克定律已无法全面描述其复杂力学响应规律，因此必须发展一门学科——流变学对其进行研究。因此所谓流变性实质就是“固——液两相性”同存，是一种“粘弹性”表现。广义而言，流动与变形是两个紧密相关的概念，在时间长河中，万物皆流，万物皆变。流动为广义的变形，而变形是广义的流动，两者差别在于外力作用时间的长短及观察者时间的不同2.流变学发展历史19世纪,泊肃叶提出液体流经管道时流量、管径、粘度及压力差之间的定量关系；1874年波尔兹曼研究了应力应变时间的依赖关系。聚合物问世后,发现它们不能用传统的弹性力学和经典的粘性力学理论来加以解释和描述，从而成为一种介于胡克定律和牛顿液体之间的一大类材料。1928年Reiner和Binham为首，在美国化学学会“塑性讨论会”上倡议和创建一门学科“Rheology”，成立了流变学会。1929年出版了流变学杂志。1945年成立了国际流变学联合会。1945年在荷兰召开了首届国际流变学会，每4年举办一次。我国从50年代开始研究，1985年在长沙召开了第一届全国流变学会议，成立了流学学专门委员会，流变学会议每隔2~3年举行一次，每次会议上，高分子流变学方面的研究特别活跃。3.高分子材料流变学研究内容加工流变学：属于宏观流变学，主要研究与高分子材料加工工程有关的理论与技术问题。比如说，研究加工条件变化与材料流动性质（主要指粘度、弹性）及产品力学性质之间的关系，异常的流变现象如挤出胀大、熔体破裂现象发生的规律、原因及克服办法；高分子材料典型加工成型操作单元（如挤出、吹塑、注射等过程的流变学分析；多相高分子体系的流变性规律，以及模具与机械设计中遇到的种种与材料流动性质有关的问题等。）4.高分子液体的奇异流变现象ShearThinning/ThickeningShearThinning/Thickening(cont.)NormalStressDifferenceandElasticityNormalStressDifferenceandElasticity(cont.)TubelessSiphonMeltinstability4.6各种次级流动-----图1-5、1-64.7触变性与震凝性-----外力作用时间有时间依赖性的流体，特点：粘度依赖于剪切应力所施加的时间长短。这类非牛顿型液体有两种：触变性和震凝性。凡流体在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递减的流体为触变体，反之为震凝体。原因：一般以为，液体内部某种结构遭到破坏，或者在外力作用下体系内某种结构的破坏速率大于恢复速率，发生触变效应，而发生震凝效应时，应当有某种新结构形成。图1—１１与流变时间相关的非牛顿流体流变曲线（A）为触变体的流变曲线，在第一循环（t1）中，当剪切速率上升时，流体中某种结构因剪切遭到破坏，表现出“剪切变稀”性质，然后令剪切速率下降，发现由于触变体内结构恢复过程相当慢，回复曲线与上升曲线不重合，回复曲线为一条直线，再进行第二循环（t2）,流体内被破坏的结构尚不曾恢复，因此第二循环的上升曲线不能循环第一循环的上升曲线，反而与第一循环的回复曲线相切，出现新的一条假塑性曲线，剪切速率下降时，又沿一条新的直线回复，形成一个个滞后圈。外力作用时间越长，t4>t3>t2>t1,材料的粘度越低，表现出触变性。震凝性流变曲线与此相反。在触变性流体的流变曲线中，第一循环后，若给予流体充分的静置，使其结构得以恢复，再进行第二循环，则流变曲线可能会与第一循环重合。一些高分子冻胶、高浓度的聚合物溶液及一些高分子体系具有触变性，如油墨、涂料、炭黑混炼橡胶，内部都存在由炭黑与橡胶分子链间的物理链形成的连串结构，在加工时，强大的剪切应力会破坏连串结构，使粘度很快下降，表现出触变性，而在流动过程中，由于结构部分得到恢复，混炼橡胶的可塑性又会随时间而下降。适当调和的淀粉糊、