呕心沥血过老严.doc

1.流体的类型、解释 假塑性液体，由于聚合物流变曲线在弯曲的起始阶段有类似塑性流动的行为，所以称这种流动为假塑性流动，具有假塑性流动行为(切力变稀)的流体称为假塑性液体。 解释一：这种液体表观粘度的降低归因于大分子的长链性质。当剪切速率增大时，大分子逐渐从网络结构中解缠和滑移，熔体的结构出现明显的改观，高弹形变相对减小，分子间范德华力减弱，因此流动阻力减小，熔体粘度即随剪切速率增大而逐渐降低，所以增加剪应力就能使剪切速率迅速增大。 解释二：对具有假塑性行为的聚合物溶液或分散体而言，增大的应力或剪切速率会迫使低分子物质(溶剂)从原来稳定体系中分离出来。这些溶剂原来已经渗透到聚合物大分子线团或粒子内部，并使聚合物大分子溶剂化形成均匀的稳定体系。溶剂的被挤出导致体系的破坏，并使无规线团或粒子的尺寸缩小。由于在这些线团和粒子之间分布了更多的溶液，从而使整个体系的流动阻力大大减小，因此，液体的表观粘度降低。 膨胀性液体，剪切速率或剪应力增加到某一数值时液体中有新的结构形成。引起阻力增加，以致液体的表观粘度随γ或τ的增加而增大，这一过程并伴有体积的胀大，因此称这种流体为膨胀性液体。 解释：静止时，液体中的固体粒子处于堆砌得很紧密的状态，粒子间空隙很小并充满了液体。如果作用于悬浮液上的剪应力不大或剪切速率很低时，固体粒子在液体的润滑作用下会产生相对滑动，并能在大致保持原有紧密堆砌的情况下使整个悬浮液体系沿受力方向移动，故悬浮液有恒定的表现粘度，因而在低剪切速率范围，膨胀性液体也表现出牛顿型流动行为。当γ和τ进一步增加时，粒子的移动速度较快，粒子之间碰撞机会增多，流动阻力增大；同时粒子也不能再保持静止状态时的紧密堆砌，粒子间的空隙增大，悬浮体系的总体积增加，原来那些勉强充满粒子间空隙的液体已不能再充满增大了的空隙，粒子间移动时的润滑作用减小，阻力增大，引起悬浮液表现粘度增加。这些原因使悬浮液在流动过程中能量消耗增加，以致于增加剪切力并不能成比例地增大剪切速率。因此为产生所需剪切速率而需要的剪应力将以非线性方式更快地增加。 宾汉液体的流变性质，屈服应力的存在，表明这种液体具有某种结构。当应力值小于τy时，这种结构能承受有限应力的作用而不引起任何连续的应变。 解释：引起这种行为的原因是宾汉液体在静止时内部具有凝胶结构所致。只有外力大子τy时，凝胶结构破坏，流体开始流动。但一当宾汉液体流动时，作用于液体上的应力就能引起应变按比例关系发展，因而表现出牛顿型流动的特征。在应力除之后，液体中的应变作为永久形变保持下来。 触变性液体，定温下表现粘度随剪切持续时间而降低的液体称为触变性液体。 解释：产生触变行为的原因是某些液体静置时聚合物粒子间能形成一种非永久性的次价交联点(缔合现象)，因而表现出很大的粘度，类似凝胶。当外部剪切力作用而破坏暂时交联点时，粘度即随剪切速率和剪切时间增加而降低。 震凝性液体，表现粘度随剪切持续时间而增大的液体为震凝性液体。 解释：产生震凝性行为的原因是溶液中不对称的粒子(椭球形线团)在剪切力场的速度作用下取向排列形成暂时次价交联点所致，这种缔合使粘度不断增加，最后形成凝胶状，只要外力作用一停止，暂时交联点就消失，粘度重新降低。 粘弹性液体 解释：液体中弹性行为是流动过程中聚合物大分子构象改变(卷曲变为伸展)所引的，大分子伸展贮存了弹性能大分子恢复原来卷曲构象的过程就引起高弹形变并释放弹性能。 2. 研究宽广剪切速率范围内聚合物熔体的剪切行为的意义及实际中的应用。 ?第一流动区 是聚合物液体在低剪切速率(或低应力)范围流动时表现为牛顿型流动的区域。 解释一：在低剪切速率或低应力时，聚合物液体的结构状态并未因流动而发生明显改变，流动过程中大分子的构象分布，或大分子线团尺寸的分布以及大分子束(网络结构)或晶粒的尺寸均与物料在静态时相同，长短分子的缠结和分子间的范德华力使大分子间形成了相当稳定的结合，因此粘度保持为常数。 ?解释二：在较低的剪切速率范围，虽然大分子的构象变化和双重运动有足够时间使应变适应应力的作用，但由于熔体中大分子的热运动十分强烈，因而削弱或破坏了大分子应变对应力的依赖性，以致粘度不发生改变。 解释三：在较低的剪切速率范围，由于应力较小，无规线团中的低分子组分容易流动，对高分子组分起增塑剂的作用， 第二流动区 ?聚合物液体表现为非牛顿型流动的区域。曲线的弯曲表明，从γ或τ增大到某一数值时开 始，液体的结构发生了变化。这种变化包括液体中大分子构象的变化、分子束与晶粒尺寸的 改变等。液体结构的变化可以导致旧的结构破坏或新的结构形成结构改变的同时粘度随之变 化。但粘度的变化有两种趋势：如果因为剪切作