1、高聚物流變學導論 Polymer Rheology參考教材參考教材高分子材料流變學導論，吳其曄高分子材料流變學導論，吳其曄 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社聚合物流變學基礎，聚合物流變學基礎， 顧國芳，浦鴻汀顧國芳，浦鴻汀 同濟大學出版社同濟大學出版社高聚物流變學導論，高聚物流變學導論， 王玉忠，鄭長義王玉忠，鄭長義 四川大學出版社四川大學出版社本課程的設置本課程的設置第一章緒論第一章緒論第二章流變學基本物理量第二章流變學基本物理量 第三章聚合物基本流變性質第三章聚合物基本流變性質第四章本構方程第四章本構方程第五章聚合物流變測量學第五章聚合物流變測量學（第六章聚合物的斷裂和強度）（第六章聚合物的斷

2、裂和強度） 第一章第一章 緒緒 論論1.1 1.1 流變學概念流變學概念流變學流變學研究材料變形與流動規(guī)律的科學研究材料變形與流動規(guī)律的科學高分子材料流變學高分子材料流變學研究高分子液體，主要指高研究高分子液體，主要指高分子熔體、高分子溶液，在流動狀態(tài)下的非線性粘分子熔體、高分子溶液，在流動狀態(tài)下的非線性粘彈性為，以及這種行為與材料結構及其他物理、化彈性為，以及這種行為與材料結構及其他物理、化學性質的關系。學性質的關系。 流動：流動：是液體材料的屬性，液體流動時，表現出粘性是液體材料的屬性，液體流動時，表現出粘性行為，產生永久變形，形變不可恢復并耗散掉部分行為，產生永久變形，形變不可恢復并耗散

3、掉部分能量。能量。變形：變形：是固體（晶體）材料的屬性是固體（晶體）材料的屬性 ，而固體變形時，而固體變形時， 表現出彈性行為，其產生的彈性形變在外力撤消時表現出彈性行為，其產生的彈性形變在外力撤消時能夠恢復，且產生形變時貯存能量，形變恢復時還能夠恢復，且產生形變時貯存能量，形變恢復時還原能量，材料具有彈性記憶效應。原能量，材料具有彈性記憶效應。 牛頓流動定律牛頓流動定律材料所受的剪切應力與剪切速率成正比。材料所受的剪切應力與剪切速率成正比。流動過程總是一個時間過程，只有在一段有限時間內才能流動過程總是一個時間過程，只有在一段有限時間內才能觀察到材料所受的應力與形變量成正比。觀察到材料所受的應

4、力與形變量成正比。 胡克定律胡克定律材料所受的應力與形變量成正比，其應力、應材料所受的應力與形變量成正比，其應力、應變之間的響應為瞬時響應。一般固體變形時遵從胡克定律變之間的響應為瞬時響應。一般固體變形時遵從胡克定律。牛頓流體與胡克彈性體是兩類性質被簡化的抽象物體，實牛頓流體與胡克彈性體是兩類性質被簡化的抽象物體，實際材料往往表現出遠為復雜的力學性質如瀝青、粘土、橡際材料往往表現出遠為復雜的力學性質如瀝青、粘土、橡膠、石油、蛋清、血漿、食品、化工原材料、泥石流、地膠、石油、蛋清、血漿、食品、化工原材料、泥石流、地殼，尤其是形形色色高分子材料和制品，它們殼，尤其是形形色色高分子材料和制品，它們既

5、能流動，既能流動，又能變形又能變形；既有；既有粘性，又有彈性粘性，又有彈性；變形中會發(fā)生粘性損耗，；變形中會發(fā)生粘性損耗，流動時又有彈性記憶效應，粘、彈性結合，流、變性并存流動時又有彈性記憶效應，粘、彈性結合，流、變性并存對于這類材料，僅用牛頓流動定律或胡克彈性定律已無法對于這類材料，僅用牛頓流動定律或胡克彈性定律已無法全面描述其復雜力學響應規(guī)律，必須發(fā)展一門新學科全面描述其復雜力學響應規(guī)律，必須發(fā)展一門新學科 流流變學對其進行研究。變學對其進行研究。 流變性實質流變性實質- - “ “ 固液兩相性固液兩相性” ” ，“粘、彈性并存粘、彈性并存”，“流、變性共存流、變性共存” 。但這種粘彈性不

6、是在小變形下的線。但這種粘彈性不是在小變形下的線性粘彈性，而是材料在大變形、長時間應力作用下呈現性粘彈性，而是材料在大變形、長時間應力作用下呈現的非線性粘彈性的非線性粘彈性 。流變學的任務：流變學的任務：流變學是根據應力、應變和時間來研究物流變學是根據應力、應變和時間來研究物質流動和變形的構成與發(fā)展一般規(guī)律的學科。它的任務是質流動和變形的構成與發(fā)展一般規(guī)律的學科。它的任務是用描述真實材料特性的模型，把物體、構型、力系三者聯用描述真實材料特性的模型，把物體、構型、力系三者聯系起來系起來（有時需要包括溫度、熵、自由能等量），（有時需要包括溫度、熵、自由能等量），既建立既建立包括時間關系的本構方程，

7、以描述材料在各種復雜外界條包括時間關系的本構方程，以描述材料在各種復雜外界條件下的流動和變形特性。件下的流動和變形特性。流變學解決的問題流變學解決的問題 當外界作用的歷程和參數為已知時，當外界作用的歷程和參數為已知時，在某一瞬間物理中某一點的應力和應變是怎樣的？在某一瞬間物理中某一點的應力和應變是怎樣的？流變學的發(fā)展十九世紀三十年代，人們發(fā)現物體在很多情況下具有經典理論無法解釋的與十九世紀三十年代，人們發(fā)現物體在很多情況下具有經典理論無法解釋的與時間有關的特性。時間有關的特性。WeberWeber于于18351835年研究鈾絲時發(fā)現彈性滯后現象年研究鈾絲時發(fā)現彈性滯后現象KelvienKelv

8、ien于于18651865年發(fā)現鋅具有粘性性質，內阻抗與速度不成正比。年發(fā)現鋅具有粘性性質，內阻抗與速度不成正比。兩年后，兩年后，maxwellmaxwell進一步提出了物體的粘性導數函數。進一步提出了物體的粘性導數函數。隨后幾年，人們發(fā)現非牛頓流體隨后幾年，人們發(fā)現非牛頓流體18741874年，年，bolzmannbolzmann線粘彈性疊加理論線粘彈性疊加理論19281928年，美國物理化學家賓漢正式命名年，美國物理化學家賓漢正式命名“流變學流變學”的概念，字頭取自于古希的概念，字頭取自于古希臘哲學家臘哲學家HeraclitusHeraclitus所說的所說的“，意即萬物皆流，意即萬物皆流

9、。19291929年，美國流變學學會成立（誕生日）年，美國流變學學會成立（誕生日）19321932年，荷蘭流變學會年，荷蘭流變學會19401940年，英國流變學家俱樂部年，英國流變學家俱樂部19481948年年9 9月，國際流變學會在荷蘭召開。月，國際流變學會在荷蘭召開。19501950年，德、法、日、澳、瑞典、奧地利、捷、意、比、以色列、印度等國年，德、法、日、澳、瑞典、奧地利、捷、意、比、以色列、印度等國家相繼成立流變學會。家相繼成立流變學會。19611961年，國際流變學學報創(chuàng)刊。年，國際流變學學報創(chuàng)刊。第四屆國際學會上，第四屆國際學會上，truesdelltruesdell介紹了流動和

10、變形的理論力學介紹了流動和變形的理論力學，奠定了流變奠定了流變學嚴密的理論基礎。學嚴密的理論基礎。流變學研究范圍：流變學研究范圍： 流變學廣泛地滲入各個學科領域：地球科學、石油開流變學廣泛地滲入各個學科領域：地球科學、石油開采、化工過程、血液流動、食品加工等。流變學是典型的采、化工過程、血液流動、食品加工等。流變學是典型的多學科交叉科學（物理、力學、數學、化學、工程科學）多學科交叉科學（物理、力學、數學、化學、工程科學） 應用到數學工具如張量計算，微積分運算以及物理、力學應用到數學工具如張量計算，微積分運算以及物理、力學知識。知識。地震 巖石 冰川 聚合物流變學聚合物流變學 巖土流變學巖土流變

11、學 生物流變學生物流變學 金屬流變學金屬流變學 食品流變學食品流變學流變學學科的分類流變學學科的分類：流變學的應用流變學的應用 國防國防 地質地質土土 木工程木工程 化纖與塑料工業(yè)化纖與塑料工業(yè) 石油工業(yè)石油工業(yè) 生物生物1.2 1.2 聚合物流變學聚合物流變學 聚合物流變學定義聚合物流變學定義：研究高分子液體，主要指高分子研究高分子液體，主要指高分子熔體、高分子溶液，在流動狀態(tài)下的非線性粘彈行為，熔體、高分子溶液，在流動狀態(tài)下的非線性粘彈行為，以及這種行為與材料結構及其他物理、化學性質的關以及這種行為與材料結構及其他物理、化學性質的關系。系。聚合物流變學研究的內容n結構流變學結構流變學又稱微

12、觀流變學或分子流變學，主要研又稱微觀流變學或分子流變學，主要研究高分子材料究高分子材料奇異的流變性質與其微觀分子鏈結構、聚奇異的流變性質與其微觀分子鏈結構、聚集態(tài)結構之間的聯系集態(tài)結構之間的聯系，以期通過設計大分子流動模型，以期通過設計大分子流動模型，獲得正確描述高分子材料復雜流變性的本構方程，溝通獲得正確描述高分子材料復雜流變性的本構方程，溝通材料宏觀流變性質與微觀結構參數之間的聯系，深刻理材料宏觀流變性質與微觀結構參數之間的聯系，深刻理解高分子材料流動的微觀物理本質。解高分子材料流動的微觀物理本質。 n加工流變學加工流變學屬宏觀流變學或唯象性流變學，主要研究與高屬宏觀流變學或唯象性流變學，

13、主要研究與高分子材料加工工程有關的理論與技術問題。分子材料加工工程有關的理論與技術問題。加工條件加工條件( (溫度和溫度和力）與產品流變行為之間的關系。力）與產品流變行為之間的關系。 高分子材料在成型加工中，加工力場與溫度場的作用不僅決定了材料制品的外觀形狀和質量，而且對材料鏈結構、超分子結構和織態(tài)結構的形成和變化有及其重要的影響，是決定高分子制品最終結構和性能的中心環(huán)節(jié)。加工條件變化與材料流動性質（主要指粘性和彈性）及加工條件變化與材料流動性質（主要指粘性和彈性）及 產品力學性質之間的關系；材料流動性質與分子結構及組產品力學性質之間的關系；材料流動性質與分子結構及組分結構之間的關系。分結構之

14、間的關系。加工流變學的研究課題：加工流變學的研究課題：異常的流變現象（如擠出脹大現象、熔體破裂、拉伸共振異常的流變現象（如擠出脹大現象、熔體破裂、拉伸共振等現象）發(fā)生的規(guī)律、原因及克服辦法；等現象）發(fā)生的規(guī)律、原因及克服辦法；加工操作單元（如擠出、注射、紡絲、吹塑等）過程的流加工操作單元（如擠出、注射、紡絲、吹塑等）過程的流變學分析；變學分析；模具和機械設計中與材料流動性和傳熱性有關的問題等模具和機械設計中與材料流動性和傳熱性有關的問題等。多相高分子體系的流變性規(guī)律 例如：共混體系對流變性能的影響，討論兩種高分子材料共混，粘度與振蕩頻率的關系、以及儲能模量與振蕩頻率的關系聚合物流變學研究的意義

15、聚合物流變學研究的意義對設計加工機械和模具有指導作用。對設計加工機械和模具有指導作用。對評定聚合物的加工性能、分析加工過程、正確對評定聚合物的加工性能、分析加工過程、正確選擇加工工藝條件、指導配方設計均有重要意義。選擇加工工藝條件、指導配方設計均有重要意義。可指導聚合，以制得加工性能優(yōu)良的聚合物。可指導聚合，以制得加工性能優(yōu)良的聚合物。聚合物流變學研究內容聚合物流變學研究內容聚合物流變行為與力學模型。聚合物流變行為與力學模型。聚合物流變行為與環(huán)境參數如溫度、壓力和化學環(huán)境的關聚合物流變行為與環(huán)境參數如溫度、壓力和化學環(huán)境的關系。系。材料參數如分子量、分子結構、添加劑的濃度等對聚合物材料參數如分

16、子量、分子結構、添加劑的濃度等對聚合物流變性能的影響。流變性能的影響。聚合物流變性能的表征和測試方法。聚合物流變性能的表征和測試方法。聚合物流變學的實際應用。聚合物流變學的實際應用。聚合物流變學應用范圍聚合物流變學應用范圍熱塑性塑料熱塑性塑料熱固性樹脂、粘合劑熱固性樹脂、粘合劑涂料、油漆涂料、油漆彈性體彈性體熱塑性塑料熱固性樹脂、粘合劑流變在熱固性樹脂方面的應用：廣泛應用于發(fā)生聚合反應的流變在熱固性樹脂方面的應用：廣泛應用于發(fā)生聚合反應的熱固性樹脂、粘合劑等方面的研究、開發(fā)以及質量控制。熱固性樹脂、粘合劑等方面的研究、開發(fā)以及質量控制。對對固化反應的誘導期、反應溫度與時間對固化度、粘度的影響、

17、固化反應的誘導期、反應溫度與時間對固化度、粘度的影響、后固化的作用、紫外線后固化的作用、紫外線 UVUV 引發(fā)固化、填料的影響，引發(fā)固化、填料的影響，只有流只有流變技術可以給出快速、準確的信息供參考。變技術可以給出快速、準確的信息供參考。近年來，環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺作為纖維增強先進復合材料近年來，環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺作為纖維增強先進復合材料的基體越來越受到重視。由于它們具有較高的比強度，這的基體越來越受到重視。由于它們具有較高的比強度，這些復合材料在航空、運輸和體育器材工業(yè)占的比率逐年提些復合材料在航空、運輸和體育器材工業(yè)占的比率逐年提高。高。涂料、油漆涂料、油漆垂掛性垂掛性 刷在墻壁上的涂料會流

18、下來嗎？為了降低流掛度，刷在墻壁上的涂料會流下來嗎？為了降低流掛度，通常加入增稠劑來調整通常加入增稠劑來調整 。涂刷性涂刷性 涂刷時方便嗎？與屈服應力有關。涂刷時方便嗎？與屈服應力有關。 增稠劑會增加粘度，有時還會增加彈性。所以還需要表征產增稠劑會增加粘度，有時還會增加彈性。所以還需要表征產品的粘彈性。粘性和彈性的特性極大地影響著涂料滾刷和噴品的粘彈性。粘性和彈性的特性極大地影響著涂料滾刷和噴塑的工藝性。塑的工藝性。流平性流平性 刷痕會流平嗎？與涂料過度剪切變稀有關。刷痕會流平嗎？與涂料過度剪切變稀有關。印刷質量印刷質量 印刷時，油墨是停留在印的地方，還是擴散開來？印刷時，油墨是停留在印的地方

19、，還是擴散開來？彈性體與橡膠彈性體與橡膠 流變與其它技術相比，其優(yōu)點在于可以同時測量粘性模流變與其它技術相比，其優(yōu)點在于可以同時測量粘性模量和彈性模量。硫化過程中彈性體的剛度與交聯密度有關，量和彈性模量。硫化過程中彈性體的剛度與交聯密度有關，它可以通過材料測試的彈性模量平臺得到。它可以通過材料測試的彈性模量平臺得到。 根據工藝的不同，橡膠可以表現出熱塑性和熱固性根據工藝的不同，橡膠可以表現出熱塑性和熱固性材料的行為。與熱塑性材料的測量類似，橡膠的流變測材料的行為。與熱塑性材料的測量類似，橡膠的流變測試也可以試也可以評估橡膠的分子量和分子量分布。橡膠中炭黑評估橡膠的分子量和分子量分布。橡膠中炭黑

20、的分散性的分散性也可以采用同樣的技術。也可以采用同樣的技術。涉及的名詞涉及的名詞應力應力：在某方向上，單位面積上的內力多少應變應變：在對應于應力方向上，物體變形的相對幅度多大剪切速率剪切速率：單位時間尺度上剪切應變多快模量模量：描述材料抵抗彈性變形的能力多硬或多軟粘度（流體特性）：粘度（流體特性）：粘度是一個材料參數，描述了材料抵粘度是一個材料參數，描述了材料抵抗流動的能力抗流動的能力液體的稠、稀液體的稠、稀 說明：粘度不是一個數據，而是與剪切速率相關的曲線。說明：粘度不是一個數據，而是與剪切速率相關的曲線。n理想流體的粘度就是一個常數，沒有剪切變稀和增稠的現象。理想流體的粘度就是一個常數，沒

21、有剪切變稀和增稠的現象。符合符合牛頓法則，牛頓法則，流變行為符合牛頓法則的流體流變行為符合牛頓法則的流體牛頓流體牛頓流體，牛頓流體的粘度不隨剪切速率變化而改變，用一個數據就可牛頓流體的粘度不隨剪切速率變化而改變，用一個數據就可以完全表示。以完全表示。=.許多液體包括聚合物的熔體和濃溶液，包括聚合物分散體系許多液體包括聚合物的熔體和濃溶液，包括聚合物分散體系（如膠體）以及填充體系等都不符合牛頓流體定律，這類流（如膠體）以及填充體系等都不符合牛頓流體定律，這類流體統(tǒng)稱為體統(tǒng)稱為非牛頓流體非牛頓流體。彈性彈性固體特性固體特性n理性固體遵循胡克定律理性固體遵循胡克定律=c粘彈性粘彈性既有彈性又有粘性既

22、有彈性又有粘性n粘彈性體：同時具有液體和固體的性質。粘彈性體：同時具有液體和固體的性質。 n沒有一個簡單的定理來描述，只有通過流變測試來決定沒有一個簡單的定理來描述，只有通過流變測試來決定=f (t,).n高分子液體（熔體和溶液）在外力或外力矩作用下，表現高分子液體（熔體和溶液）在外力或外力矩作用下，表現出既非胡克彈性體，又非牛頓粘流體的奇異流變性質。它出既非胡克彈性體，又非牛頓粘流體的奇異流變性質。它們既能流動，又有形變，既表現出反常的粘性行為，又表們既能流動，又有形變，既表現出反常的粘性行為，又表現出有趣的彈性行為。其力學響應十分復雜，而且這些響現出有趣的彈性行為。其力學響應十分復雜，而且

23、這些響應還與體系內外諸多因素相關，主要的因素包括高分子材應還與體系內外諸多因素相關，主要的因素包括高分子材料的結構、形態(tài)、組分；環(huán)境溫度、壓力及外部作用力的料的結構、形態(tài)、組分；環(huán)境溫度、壓力及外部作用力的性質（剪切力或拉伸力）、大小及作用速率等。下面簡單性質（剪切力或拉伸力）、大小及作用速率等。下面簡單介紹幾種著名的高分子特征流變現象。介紹幾種著名的高分子特征流變現象。1.31.3高分子液體的奇異流變現象高分子液體的奇異流變現象高粘度與高粘度與“剪切變稀剪切變稀”行為行為WeissenbergWeissenberg效應效應擠出脹大現象擠出脹大現象不穩(wěn)定流動和熔體破裂現象不穩(wěn)定流動和熔體破裂現

24、象無管虹吸，拉伸流動和可紡性無管虹吸，拉伸流動和可紡性各種次級流動各種次級流動孔壓誤差和灣流壓差孔壓誤差和灣流壓差湍流減阻效應湍流減阻效應觸變性和震凝性觸變性和震凝性高粘度與高粘度與“剪切變稀剪切變稀”行為行為 一般低分子液體的粘度較小，溫度確定后粘度基本不隨一般低分子液體的粘度較小，溫度確定后粘度基本不隨流動狀態(tài)發(fā)生變化，如室溫下水的粘度約為流動狀態(tài)發(fā)生變化，如室溫下水的粘度約為1010-3-3Pa.s Pa.s (1Pa.s=10P(1Pa.s=10P(泊泊) )，故室溫下水的粘度約為，故室溫下水的粘度約為1(Cp1(Cp）厘泊。而）厘泊。而高分子液體的粘度絕對值一般很高，表列出部分高分子

25、熔高分子液體的粘度絕對值一般很高，表列出部分高分子熔體零剪切粘度的參考值體零剪切粘度的參考值, ,其絕對值均在其絕對值均在10102 2-10-104 4Pa.sPa.s范圍內。范圍內。剪切變稀剪切變稀對大多數高分子液體而言，即使溫度不發(fā)生變對大多數高分子液體而言，即使溫度不發(fā)生變化，粘度也會隨剪切速率（或剪切應力）的增大而下降，呈化，粘度也會隨剪切速率（或剪切應力）的增大而下降，呈現典型的現典型的“剪切變稀剪切變稀”行為。行為。 “ “剪切變稀剪切變稀”效應是高分子液體最典型的非牛頓流動性質，效應是高分子液體最典型的非牛頓流動性質，對高分子材料加工制造具有極為重要的實際意義。在高分子對高分子

26、材料加工制造具有極為重要的實際意義。在高分子材料成型加工時，隨著成型工藝方法的變化及剪切應力或剪材料成型加工時，隨著成型工藝方法的變化及剪切應力或剪切速率（轉速或線速度）的不同，材料粘度往往會發(fā)生切速率（轉速或線速度）的不同，材料粘度往往會發(fā)生1-31-3數數量級的大幅度變化，是加工工藝中需要十分關注的問題。千量級的大幅度變化，是加工工藝中需要十分關注的問題。千萬不要將材料的靜止粘度與加工中的流動粘度混為一談。流萬不要將材料的靜止粘度與加工中的流動粘度混為一談。流動時粘度降低使高分子材料相對容易充模成型，節(jié)省能耗，動時粘度降低使高分子材料相對容易充模成型，節(jié)省能耗，減少機器磨損，同時粘度的變化

27、還與熔體內分子取向和彈性減少機器磨損，同時粘度的變化還與熔體內分子取向和彈性的發(fā)展有關，這些都將最終影響制品的外觀和內在質量的發(fā)展有關，這些都將最終影響制品的外觀和內在質量。 另外有一些高分子溶液，如高濃度的聚乙烯塑料溶膠，另外有一些高分子溶液，如高濃度的聚乙烯塑料溶膠，在流動過程中表現出在流動過程中表現出粘度隨剪切速率增大而升高粘度隨剪切速率增大而升高的反常現的反常現象，稱為象，稱為“剪切變稠剪切變稠”效應，通常把具有效應，通常把具有“剪切變稀剪切變稀”效效應的流體稱為假塑性流體，把具有應的流體稱為假塑性流體，把具有“剪切變稠剪切變稠”效應的流效應的流體稱為脹流性流體。體稱為脹流性流體。關于

28、關于“剪切變稀剪切變稀”行為的說明行為的說明高分子構象改變說高分子構象改變說 已知柔性鏈高分子在溶液或熔體中處于卷曲的無規(guī)線團已知柔性鏈高分子在溶液或熔體中處于卷曲的無規(guī)線團狀。在溶液狀態(tài)，根據溶劑分子與大分子鏈段相互作用的強狀。在溶液狀態(tài)，根據溶劑分子與大分子鏈段相互作用的強弱，大分子鏈呈或緊或松的卷曲狀態(tài)。當分子內外各種相互弱，大分子鏈呈或緊或松的卷曲狀態(tài)。當分子內外各種相互作用抵消時，大分子處于重要的參考狀態(tài)，即作用抵消時，大分子處于重要的參考狀態(tài)，即狀態(tài)，此時狀態(tài)，此時大分子鏈的構象為自由聯結鏈（或等效自由聯結鏈）的大分子鏈的構象為自由聯結鏈（或等效自由聯結鏈）的GaussGauss鏈

29、構象，末端距具有鏈構象，末端距具有GaussGauss分布函數的形式。當體系處分布函數的形式。當體系處于平衡時，熔體中大分子鏈的構象也接近于于平衡時，熔體中大分子鏈的構象也接近于GaussGauss鏈構象。鏈構象。n當體系流動時，由于外力或外力矩的作用，大分子鏈的構當體系流動時，由于外力或外力矩的作用，大分子鏈的構象被迫發(fā)生改變。同時由于大分子鏈運動具有松弛特性，象被迫發(fā)生改變。同時由于大分子鏈運動具有松弛特性，被改變的構象還會局部或全部地恢復。當流動過程進行得被改變的構象還會局部或全部地恢復。當流動過程進行得很慢時，體系所受的剪切應力或剪切速率很小，分子鏈的很慢時，體系所受的剪切應力或剪切速

30、率很小，分子鏈的構象變化得也很慢。而且分子鏈運動有足夠的時間進行松構象變化得也很慢。而且分子鏈運動有足夠的時間進行松弛，致使其構象分布從宏觀上看幾乎不發(fā)生變化，故體系弛，致使其構象分布從宏觀上看幾乎不發(fā)生變化，故體系粘度也不變（趨于），表現出牛頓型流動特點。粘度也不變（趨于），表現出牛頓型流動特點。 當體系所受的剪切應力或剪切速率較大時，一方當體系所受的剪切應力或剪切速率較大時，一方面高分子鏈的構象發(fā)生明顯變化，這種變化主要源于面高分子鏈的構象發(fā)生明顯變化，這種變化主要源于大分子鏈沿流動方向取向；另一方面由于過程進行速大分子鏈沿流動方向取向；另一方面由于過程進行速度快，體系也沒有足夠的時間充分

31、松弛，結果長鏈大度快，體系也沒有足夠的時間充分松弛，結果長鏈大分子偏離平衡構象，取向的大分子間相對流動阻力減分子偏離平衡構象，取向的大分子間相對流動阻力減少，表現出體系宏觀粘度的下降，發(fā)生少，表現出體系宏觀粘度的下降，發(fā)生“剪切變稀剪切變稀”的假塑性現象。的假塑性現象。 類橡膠液體理論 n類橡膠液體理論由英格蘭類橡膠液體理論由英格蘭 A.S.LodgeA.S.Lodge等人提出。等人提出。n該理論認為高分子濃厚系統(tǒng)（包括高分子熔體、高分子濃溶該理論認為高分子濃厚系統(tǒng)（包括高分子熔體、高分子濃溶液）的奇異粘彈性，與系統(tǒng)中大分子鏈相互纏結，構成三維液）的奇異粘彈性，與系統(tǒng)中大分子鏈相互纏結，構成三

32、維擬網狀立體結構有關。擬網狀立體結構有關。n高分子濃厚系統(tǒng)中，大分子鏈之間存在纏結已被高分高分子濃厚系統(tǒng)中，大分子鏈之間存在纏結已被高分子界公認。一般認為，纏結的類型有兩種：子界公認。一般認為，纏結的類型有兩種：n一是呈無規(guī)線團狀的柔性分子相互扭曲成結，形成具一是呈無規(guī)線團狀的柔性分子相互扭曲成結，形成具有幾何拓撲結構的幾何纏結；有幾何拓撲結構的幾何纏結；n二是幾條大分子鏈局部地充分地相互接近，形成強烈二是幾條大分子鏈局部地充分地相互接近，形成強烈地物理相互交換作用而地物理相互交換作用而“交聯交聯”。n由于分子鏈間的纏結存在，使分子鏈相對運動受阻，材由于分子鏈間的纏結存在，使分子鏈相對運動受阻

33、，材料粘度很大，流動十分困難。粘度與分子量之間存在如料粘度很大，流動十分困難。粘度與分子量之間存在如下關系：下關系：13.420K MM McK MMMc式中式中McMc為分子鏈開始發(fā)生纏結的臨界纏結分子量。由公式為分子鏈開始發(fā)生纏結的臨界纏結分子量。由公式可知，當分子量足夠大，分子鏈長到足以形成纏結時，體可知，當分子量足夠大，分子鏈長到足以形成纏結時，體系粘度隨分子量急劇上升系粘度隨分子量急劇上升。零剪切粘度零剪切粘度0 0是物料的一個重要材是物料的一個重要材料常數，與材料的平均分子量、粘料常數，與材料的平均分子量、粘流活化能相關，是材料最大松弛時流活化能相關，是材料最大松弛時間的反映間的反

34、映。n“類橡膠液體類橡膠液體” 高分子熔體和高分子熔體和濃溶液中分子鏈相互纏結，這種纏濃溶液中分子鏈相互纏結，這種纏結不像交聯高分子材料那樣具有化結不像交聯高分子材料那樣具有化學交聯點，不是牢固的立體網狀結學交聯點，不是牢固的立體網狀結構，故稱為構，故稱為“擬網狀結構擬網狀結構”。大分。大分子材料處于橡膠高彈態(tài)時具有這種子材料處于橡膠高彈態(tài)時具有這種結構結構 。而高分子熔體或濃溶液中同。而高分子熔體或濃溶液中同樣具有這種結構，故把這類液體稱樣具有這種結構，故把這類液體稱為為“類橡膠液體類橡膠液體”n 一般來說，大分子鏈間的纏結因分子熱運動產生，一般來說，大分子鏈間的纏結因分子熱運動產生，也因分

35、子熱運動破壞。在確定的外部條件下（溫度、剪也因分子熱運動破壞。在確定的外部條件下（溫度、剪切速率），纏結點的形成速率與破壞速率大致相等，因切速率），纏結點的形成速率與破壞速率大致相等，因此擬網狀結構，包括纏結點密度，大致處于動態(tài)平衡狀此擬網狀結構，包括纏結點密度，大致處于動態(tài)平衡狀態(tài)。一旦外部條件發(fā)生變化，如剪切速率、剪切應力增態(tài)。一旦外部條件發(fā)生變化，如剪切速率、剪切應力增大，就會大，就會導致纏結點的破壞速率大于生成速率導致纏結點的破壞速率大于生成速率，使體系，使體系內平均纏結點密度下降，出現剪切變稀現象。在新的條內平均纏結點密度下降，出現剪切變稀現象。在新的條件下，經過一段時間，擬網狀結構

36、會再度達到新的動態(tài)件下，經過一段時間，擬網狀結構會再度達到新的動態(tài)平衡，使體系的性質，包括粘度等，呈現出與新狀態(tài)適平衡，使體系的性質，包括粘度等，呈現出與新狀態(tài)適應的數值。總之體系的性質與外部條件密切相關，這種應的數值。總之體系的性質與外部條件密切相關，這種相關性是由于體系內部擬網狀結構的變化而產生的相關性是由于體系內部擬網狀結構的變化而產生的。n高分子濃厚系統(tǒng)內部的擬網狀結構的變化是可逆的。受強高分子濃厚系統(tǒng)內部的擬網狀結構的變化是可逆的。受強力作用時，纏結點破壞，體系粘度下降。將材料充分靜置力作用時，纏結點破壞，體系粘度下降。將材料充分靜置后，內部結構又會形成，粘度會部分地或全部地恢復。由

37、后，內部結構又會形成，粘度會部分地或全部地恢復。由于高分子液體的粘性與其內部結構緊密相關，故又稱之為于高分子液體的粘性與其內部結構緊密相關，故又稱之為“結構粘性結構粘性”。 應用：假塑性流動性質，對高分子材料的加工行為應用：假塑性流動性質，對高分子材料的加工行為有重要影響。有重要影響。n根據根據“剪切變稀剪切變稀”規(guī)律，我們可規(guī)律，我們可以在一定的剪切速率范圍內，適以在一定的剪切速率范圍內，適當提高剪切速率（提高機器轉速，當提高剪切速率（提高機器轉速，提高推進速度等），以降低材料提高推進速度等），以降低材料的粘度，增加流動性，從而降低的粘度，增加流動性，從而降低能耗，提高生產效率。能耗，提高生

38、產效率。n圖中在剪切速率圖中在剪切速率400s400s-1-1附近，材附近，材料粘度基本不再變化。因此，如料粘度基本不再變化。因此，如果在加工時使加工速度維持在這果在加工時使加工速度維持在這個區(qū)間內，則可以避免因剪切速個區(qū)間內，則可以避免因剪切速率的微小波動而引起粘度的波動，率的微小波動而引起粘度的波動，使產品質量穩(wěn)定使產品質量穩(wěn)定。 Weissenberg效應 n現象：現象： 與牛頓型流體不同，盛在容器中的高分子液體與牛頓型流體不同，盛在容器中的高分子液體, ,當當插入其中的圓棒旋轉時，沒有因慣性作用而甩向容器壁附插入其中的圓棒旋轉時，沒有因慣性作用而甩向容器壁附近，反而環(huán)繞在旋轉棒效應附近

39、，出現沿棒向上爬的近，反而環(huán)繞在旋轉棒效應附近，出現沿棒向上爬的“爬爬桿桿”現象。這種現象稱現象。這種現象稱WeissenbergWeissenberg效應效應 ，又稱，又稱“包軸包軸”現象。現象。 原因原因：被歸結為高分子液體是一種具有彈性的液體。可以想：被歸結為高分子液體是一種具有彈性的液體。可以想象在旋轉流動時，具有彈性的大分子鏈會沿著圓周方向取向象在旋轉流動時，具有彈性的大分子鏈會沿著圓周方向取向和出現拉伸變形，從而產生一種朝向軸心的壓力，迫使液體和出現拉伸變形，從而產生一種朝向軸心的壓力，迫使液體沿棒爬升。沿棒爬升。分析得知，在所有流線彎曲的剪切流場中高分子流體元除受分析得知，在所有

40、流線彎曲的剪切流場中高分子流體元除受到剪切應力外（表現為粘性），還存在法向應力差效應（表到剪切應力外（表現為粘性），還存在法向應力差效應（表現為彈性）。現為彈性）。 應用利用包軸現象可以設計一利用包軸現象可以設計一種圓盤擠出機。種圓盤擠出機。 熔融的物料從加料口加入，熔融的物料從加料口加入，在旋轉流動中沿軸爬升，在旋轉流動中沿軸爬升，而后從軸心處的排料口排而后從軸心處的排料口排出。這種機器結構簡單，出。這種機器結構簡單，制造方便，性能穩(wěn)定，用制造方便，性能穩(wěn)定，用作橡膠加工的螺桿擠出機作橡膠加工的螺桿擠出機的喂料裝置，可提高混合的喂料裝置，可提高混合效果和改善擠出穩(wěn)定性。效果和改善擠出穩(wěn)定性。

41、擠出脹大現象擠出脹大現象 現象：擠出脹大現象又稱現象：擠出脹大現象又稱出口膨脹效應或出口膨脹效應或BarusBarus效效應，是指高分子熔體被強應，是指高分子熔體被強迫擠出口模時，擠出物尺迫擠出口模時，擠出物尺寸寸d di i大于口模尺寸大于口模尺寸D D，截面，截面形狀也發(fā)生變化的的現象。形狀也發(fā)生變化的的現象。實驗表明，當擠出溫度升高，或擠出速度下降，或體系中加實驗表明，當擠出溫度升高，或擠出速度下降，或體系中加入填料而導致高分子熔體彈性形變減小，擠出脹大現象明顯入填料而導致高分子熔體彈性形變減小，擠出脹大現象明顯減輕。減輕。n原因：原因：其產生的原因也被歸結為高分子熔體具有彈性記憶其產生

42、的原因也被歸結為高分子熔體具有彈性記憶能力所致。熔體在進入口模時，受到強烈的拉伸和剪切形能力所致。熔體在進入口模時，受到強烈的拉伸和剪切形變，其中拉伸形變屬彈性形變。這些形變在口模中只有部變，其中拉伸形變屬彈性形變。這些形變在口模中只有部分得到松弛，剩余部分在擠出口模后發(fā)生彈性回復，出現分得到松弛，剩余部分在擠出口模后發(fā)生彈性回復，出現擠出脹大現象。擠出脹大現象。 不穩(wěn)定流動和熔體破裂現象不穩(wěn)定流動和熔體破裂現象n現象：高分子熔體從口模擠出時，當擠出速度（或應力）過現象：高分子熔體從口模擠出時，當擠出速度（或應力）過高，超過某一臨界剪切速率（或臨界剪切應力高，超過某一臨界剪切速率（或臨界剪切應

43、力 ），就容易），就容易出現彈性湍流，導致流動不穩(wěn)定，擠出物表面粗糙。隨著擠出現彈性湍流，導致流動不穩(wěn)定，擠出物表面粗糙。隨著擠出速度的增大，可能分別出現波浪形、鯊魚皮形、竹節(jié)形、出速度的增大，可能分別出現波浪形、鯊魚皮形、竹節(jié)形、螺旋形畸變，最后導致完全無規(guī)則的擠出物斷裂，稱之為熔螺旋形畸變，最后導致完全無規(guī)則的擠出物斷裂，稱之為熔體破裂現象體破裂現象 SharkskinMelt fracturen上圖為低密度聚乙烯在不同的剪切速率下經過毛細管流動 的相片，速率分別為37，112，750，2250s-1高分子熔體的流動不穩(wěn)定性主要表現為：高分子熔體的流動不穩(wěn)定性主要表現為：n擠出成型過程中的

44、熔體破裂現象擠出成型過程中的熔體破裂現象n拉伸成型過程（纖維紡絲和薄膜拉伸成型）中的拉伸共振拉伸成型過程（纖維紡絲和薄膜拉伸成型）中的拉伸共振現象現象n輥筒加工過程中的物料斷裂現象輥筒加工過程中的物料斷裂現象n盡管目前關于高分子熔體流動不穩(wěn)定性及管壁滑移的機理盡管目前關于高分子熔體流動不穩(wěn)定性及管壁滑移的機理研究尚不夠深入，有些問題還有爭論，但可以肯定地說，研究尚不夠深入，有些問題還有爭論，但可以肯定地說，這些現象與高分子液體的非線性粘彈性行為，尤其是彈性這些現象與高分子液體的非線性粘彈性行為，尤其是彈性行為有關，是高分子液體彈性湍流的表現。行為有關，是高分子液體彈性湍流的表現。擠出成型過程中

45、的熔體破裂行為n兩類熔體破裂現象兩類熔體破裂現象nLDPELDPE（低密度聚乙烯）型：破裂特征是（低密度聚乙烯）型：破裂特征是先呈現粗糙表面，先呈現粗糙表面，當擠出剪切速率超過臨界剪切速率發(fā)生熔體破裂時，呈現當擠出剪切速率超過臨界剪切速率發(fā)生熔體破裂時，呈現無規(guī)破裂狀。無規(guī)破裂狀。屬于此類的材料多為帶支鏈或大側基的聚合屬于此類的材料多為帶支鏈或大側基的聚合物，如聚苯乙烯、丁苯橡膠、支化的聚二甲基硅氧烷。物，如聚苯乙烯、丁苯橡膠、支化的聚二甲基硅氧烷。nHDPEHDPE（高密度聚乙烯）型：熔體破裂的特征是（高密度聚乙烯）型：熔體破裂的特征是先呈現粗糙先呈現粗糙表面，而后隨剪切速率的提高逐步出現有

46、規(guī)則的畸變，如表面，而后隨剪切速率的提高逐步出現有規(guī)則的畸變，如竹節(jié)狀、螺旋形畸變等。剪切速率很高時，出現無規(guī)破裂。竹節(jié)狀、螺旋形畸變等。剪切速率很高時，出現無規(guī)破裂。屬于此類的材料多為線形分子聚合物，如聚丁二烯、乙烯屬于此類的材料多為線形分子聚合物，如聚丁二烯、乙烯- -丙烯共聚物、線形的聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯等。丙烯共聚物、線形的聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯等。n當然，這種分類不夠嚴格，有些材料的熔體破裂行為不具當然，這種分類不夠嚴格，有些材料的熔體破裂行為不具有這種典型性。有這種典型性。兩類材料的流變曲線兩類材料的流變曲線熔體破裂現象機理分析熔體破裂現象機理分析n造成熔體破裂現象的機理

47、十分復雜，肯定地說，它與熔體造成熔體破裂現象的機理十分復雜，肯定地說，它與熔體的非線性粘彈性、與分子鏈的剪切流場中的取向和解取向的非線性粘彈性、與分子鏈的剪切流場中的取向和解取向（構象變化及分子鏈松弛的滯后性）、纏結和解纏結及外（構象變化及分子鏈松弛的滯后性）、纏結和解纏結及外部工藝條件諸多因素相關。從形變能的觀點看，高分子液部工藝條件諸多因素相關。從形變能的觀點看，高分子液體的彈性是有極限的，其彈性貯能本領也是有限的，多余體的彈性是有極限的，其彈性貯能本領也是有限的，多余的能量將以其他形式表現出來，其中產生新表面、消耗表的能量將以其他形式表現出來，其中產生新表面、消耗表面能是一種形式，即發(fā)生

48、熔體破裂。面能是一種形式，即發(fā)生熔體破裂。TordellaTordella 試驗研究擠出口膜及入口區(qū)附近流動熔體的應力試驗研究擠出口膜及入口區(qū)附近流動熔體的應力集中效應得出，集中效應得出，LDPELDPE型和型和HDPEHDPE型熔體流經口膜時的應力分型熔體流經口膜時的應力分布狀態(tài)不同。布狀態(tài)不同。LDPELDPE型熔體，主要應力集中在口膜入口區(qū)，且入口區(qū)的流型熔體，主要應力集中在口膜入口區(qū)，且入口區(qū)的流線呈典型的喇叭形收縮，在口膜死角處存在環(huán)流或渦流。線呈典型的喇叭形收縮，在口膜死角處存在環(huán)流或渦流。當剪切速率較低時，流動是穩(wěn)定的，死角處的渦流也是穩(wěn)當剪切速率較低時，流動是穩(wěn)定的，死角處的渦

49、流也是穩(wěn)定的，對擠出物不產生影響。定的，對擠出物不產生影響。n當剪切速率大于臨界剪切速率后，入口區(qū)出現強烈的拉伸流，當剪切速率大于臨界剪切速率后，入口區(qū)出現強烈的拉伸流，其造成的拉伸形變超過熔體所能承受的彈性形變極限，強烈的其造成的拉伸形變超過熔體所能承受的彈性形變極限，強烈的應力集中效應使主流道內的流線破裂，使死角區(qū)的環(huán)流或渦流應力集中效應使主流道內的流線破裂，使死角區(qū)的環(huán)流或渦流乘機進入主流道而混入口模。主流線斷裂后，應力局部下降，乘機進入主流道而混入口模。主流線斷裂后，應力局部下降，又會恢復穩(wěn)定流動，然后再一次集中彈性形變能，再一次流線又會恢復穩(wěn)定流動，然后再一次集中彈性形變能，再一次流

50、線斷裂，這樣交替輪換，主流道和環(huán)流區(qū)的流體將輪番進入口模。斷裂，這樣交替輪換，主流道和環(huán)流區(qū)的流體將輪番進入口模。這是兩種形變歷史和攜帶能量完全不同的流體，可以預見，他這是兩種形變歷史和攜帶能量完全不同的流體，可以預見，他們擠出時的彈性松弛行為也完全不同，由此造成口模出口處擠們擠出時的彈性松弛行為也完全不同，由此造成口模出口處擠出物的無規(guī)畸變出物的無規(guī)畸變。 對于對于HDPEHDPE型熔體，其流動時型熔體，其流動時的應力集中效應主要不在口模入的應力集中效應主要不在口模入口區(qū)，而是發(fā)生在口模內壁附近，口區(qū)，而是發(fā)生在口模內壁附近，口模入口區(qū)不存在死角環(huán)流，低口模入口區(qū)不存在死角環(huán)流，低剪切速率時

51、，熔體流過口膜壁，剪切速率時，熔體流過口膜壁，在壁上無滑移，擠出過程正常。在壁上無滑移，擠出過程正常。當剪切速率增高到一定程度，由當剪切速率增高到一定程度，由于模壁附近的應力集中效應突出，于模壁附近的應力集中效應突出，此處的流線會發(fā)生斷裂，（原因此處的流線會發(fā)生斷裂，（原因之一是由于分子鏈解纏結造成之一是由于分子鏈解纏結造成的）。又因為應力集中使熔體貯的）。又因為應力集中使熔體貯能大大增加，當能量累積到超過能大大增加，當能量累積到超過熔體與模壁之間的摩擦力所能承熔體與模壁之間的摩擦力所能承受的極限時，將造成熔體沿壁滑受的極限時，將造成熔體沿壁滑移，熔體突然增速，同時釋放能移，熔體突然增速，同時

52、釋放能量。量。 釋能后的熔體又會再次與模壁釋能后的熔體又會再次與模壁粘著，從而再集中能量，再發(fā)生滑移。粘著，從而再集中能量，再發(fā)生滑移。這種過程周而復始，將造成聚合物熔這種過程周而復始，將造成聚合物熔體在模壁附近體在模壁附近“時滑時粘時滑時粘”，表現在，表現在擠出物上呈現出竹節(jié)狀等有規(guī)畸變。擠出物上呈現出竹節(jié)狀等有規(guī)畸變。當剪切速率再大時，熔體在模壁附近當剪切速率再大時，熔體在模壁附近會出現會出現“全滑動全滑動”，這時反而得到光，這時反而得到光滑的擠出物，即所謂的第二光滑擠出滑的擠出物，即所謂的第二光滑擠出區(qū)。此時應力集中效應轉到口膜入口區(qū)。此時應力集中效應轉到口膜入口區(qū)。在極高的剪切速率下，

53、熔體流線區(qū)。在極高的剪切速率下，熔體流線在入口區(qū)就發(fā)生擾亂，這時擠出物必在入口區(qū)就發(fā)生擾亂，這時擠出物必然呈無規(guī)破裂狀。然呈無規(guī)破裂狀。 上面的推理分析是根據實驗現象和流變曲線并結上面的推理分析是根據實驗現象和流變曲線并結合分析推理的結果，尚需要大量實驗與理論工作論證合分析推理的結果，尚需要大量實驗與理論工作論證和驗證。和驗證。影響熔體擠出破裂行為的因素影響熔體擠出破裂行為的因素 聚合物熔體發(fā)生擠出破裂行為是熔體具有彈性的一種聚合物熔體發(fā)生擠出破裂行為是熔體具有彈性的一種表現，因此一切能影響熔體彈性的因素，都將影響聚合物表現，因此一切能影響熔體彈性的因素，都將影響聚合物熔體的擠出破裂行為。熔體

54、的擠出破裂行為。 口模形狀和尺寸口模形狀和尺寸 擠出成型過程的工藝條件擠出成型過程的工藝條件 擠出物料性質擠出物料性質 口口 模入口角對模入口角對LDPELDPE型熔體擠出破裂行為影響很大，當入型熔體擠出破裂行為影響很大，當入口為平角時，擠出破裂現象嚴重，而適當改造入口區(qū)，將入口口為平角時，擠出破裂現象嚴重，而適當改造入口區(qū)，將入口角減小變?yōu)槔刃蜁r，擠出物外觀有明顯改善，且開始發(fā)生熔角減小變?yōu)槔刃蜁r，擠出物外觀有明顯改善，且開始發(fā)生熔體破裂的臨界剪切速率增高，這一是由于喇叭口型中物料所受體破裂的臨界剪切速率增高，這一是由于喇叭口型中物料所受的拉伸形變較小，吸收的彈性形變能小，二是喇叭型將死

55、角切的拉伸形變較小，吸收的彈性形變能小，二是喇叭型將死角切去，渦流區(qū)減小或消失，流線發(fā)展比較平滑。有時還采用二階去，渦流區(qū)減小或消失，流線發(fā)展比較平滑。有時還采用二階喇叭口型，它可使臨近剪切速率進一步增高。喇叭口型，它可使臨近剪切速率進一步增高。n適當升高擠出過程中的熔體溫度，使熔體粘度下降，從而適當升高擠出過程中的熔體溫度，使熔體粘度下降，從而縮短物料松弛時間，可使擠出物外觀得以改善，因此，升縮短物料松弛時間，可使擠出物外觀得以改善，因此，升高溫度（特別是口模區(qū)的溫度）是解決熔體破裂的快速補高溫度（特別是口模區(qū)的溫度）是解決熔體破裂的快速補救方法。救方法。n從材料角度看，平均分子量大的物料，

56、最大松弛時間長，從材料角度看，平均分子量大的物料，最大松弛時間長，容易發(fā)生熔體破裂。而在平均分子量相等的條件下，分子容易發(fā)生熔體破裂。而在平均分子量相等的條件下，分子量分布較寬的物料的擠出行為較好，發(fā)生熔體破裂的臨界量分布較寬的物料的擠出行為較好，發(fā)生熔體破裂的臨界剪切速率較高，這主要是由于寬分布試樣中低分子量級分剪切速率較高，這主要是由于寬分布試樣中低分子量級分的增塑作用。的增塑作用。n填料的作用：無論填加填充補強劑還是軟化增塑劑，都有填料的作用：無論填加填充補強劑還是軟化增塑劑，都有減輕熔體破裂程度的作用。減輕熔體破裂程度的作用。無管虹吸，拉伸流動和可紡性 n現象：對牛頓流體，當虹吸管提高

57、到離開液面時，虹吸現象：對牛頓流體，當虹吸管提高到離開液面時，虹吸現象立即終止，對高分子液體，當虹吸管升離液面后，現象立即終止，對高分子液體，當虹吸管升離液面后，杯中的液體仍能源源不斷地從虹吸管流出，這種現象稱杯中的液體仍能源源不斷地從虹吸管流出，這種現象稱無管虹吸效應無管虹吸效應。n無管側吸無管側吸：將高分子溶液側向傾倒流出，若使燒杯的位：將高分子溶液側向傾倒流出，若使燒杯的位置部分回復，以致杯中平衡液面低于燒杯邊緣，但是高置部分回復，以致杯中平衡液面低于燒杯邊緣，但是高分子液體仍能沿壁爬行，繼續(xù)維持流出燒杯，直至杯中分子液體仍能沿壁爬行，繼續(xù)維持流出燒杯，直至杯中液體全部流光為止。液體全部

58、流光為止。虹吸現象一種含鋁的二月桂酸酯溶解在萘烷和間甲苯酚中形成一種泡沫溶液，由燒瓶導一種含鋁的二月桂酸酯溶解在萘烷和間甲苯酚中形成一種泡沫溶液，由燒瓶導(a)(a)，中間由剪刀剪斷中間由剪刀剪斷(b)(b)，剪斷的上部自動恢復進燒杯，而只有剪刀下的液體流進燒杯，剪斷的上部自動恢復進燒杯，而只有剪刀下的液體流進燒杯(c)(c)n原因：原因：與高分子液體的彈性行為有關，這種液體的彈與高分子液體的彈性行為有關，這種液體的彈性性質使之容易產生拉伸流動，而且拉伸液流的自由性性質使之容易產生拉伸流動，而且拉伸液流的自由表面相當穩(wěn)定。表面相當穩(wěn)定。n實驗表明，高分子濃溶液和熔體都具有這種性質，因實驗表明，

59、高分子濃溶液和熔體都具有這種性質，因而能夠產生穩(wěn)定的連續(xù)拉伸形變，具有良好的紡絲和而能夠產生穩(wěn)定的連續(xù)拉伸形變，具有良好的紡絲和成膜能力。成膜能力。各種次級流動 高分子液體在均勻壓力梯度下通過非圓形管道流動時，往高分子液體在均勻壓力梯度下通過非圓形管道流動時，往往在主要的純軸向流動上，附加出現局部區(qū)域性的環(huán)流，稱為往在主要的純軸向流動上，附加出現局部區(qū)域性的環(huán)流，稱為次級流動，或二次流動次級流動，或二次流動 ，在通過截面有變化的流道時，有時也，在通過截面有變化的流道時，有時也發(fā)生類似的現象。發(fā)生類似的現象。 甚至更復雜的還有三次、四次流動等。甚至更復雜的還有三次、四次流動等。 一般認為，牛頓型

60、流體旋轉時的次級流動是離心力造成一般認為，牛頓型流體旋轉時的次級流動是離心力造成的，而高分子液體的次級流動方向往往與牛頓型流體相反，的，而高分子液體的次級流動方向往往與牛頓型流體相反，是由粘彈力和慣性力綜合形成的，這種反常的次級流動在流是由粘彈力和慣性力綜合形成的，這種反常的次級流動在流道與模具設計中十分重要。道與模具設計中十分重要。孔壓誤差和彎流壓差 測量流體內壓力時，若壓力傳感器端面安裝得低于測量流體內壓力時，若壓力傳感器端面安裝得低于流道壁面，形成凹槽，則測得的高分子液體的內壓力將流道壁面，形成凹槽，則測得的高分子液體的內壓力將低于壓力傳感器端面與流道壁面相平時測得的壓力，如低于壓力傳感