.聚合物流变学复习题一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象 应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象 或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象2、时－温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将 某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象 挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时，液流直径增大膨胀的现象4、熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数5、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体 牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少——剪切变稀的流体 膨胀性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量8、极限粘度h：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）9、断裂韧性K1C：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标，，其中，s b为脆性材料的拉伸强度；C为半裂纹长度；E为材料的弹性模量；为单位表面的表面能10、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动 或拉伸流动：质点速度仅沿流动方向发生变化的流动 剪切流动：质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化的流动11、法向分量：作用力的方向与作用面垂直即称为应力的法向分量 剪切分量：作用力的方向与作用面平行即称为应力的剪切分量12、粘流态：是指高分子材料处于流动温度（Tf）和分解温度（Td）之间的一种凝聚态 13、宾汉流体：在流动前存在一个剪切屈服应力σy只有当外界施加的应力超过屈服应力才开始流动的流体14、稳定流动：流动状态不随时间而变化的流动15、疲劳断裂：材料在一个应力水平低于其断裂强度的交变应力作用下，经多次循环作用而断裂16、蠕变断裂：材料在一个低于其断裂强度的恒定应力的长期作用下发生断裂，也叫做静态疲劳。
17、环境应力开裂：材料在腐蚀性环境（包括溶剂）和应力的共同作用下发生开裂18、磨损磨耗：一种材料在与另一种材料的摩擦过程中，其表面材料以小颗粒形式断裂下来19、疲劳:材料或构件在周期应力（交变载荷）的作用下断裂或失效的现象20、疲劳强度：当试验应力降低到试样承受循环次数107以上而不发生疲劳断裂，则称该应力为无限次循环下不发生疲劳破坏的持久极限Sr，也称疲劳极限或疲劳强度21、脆性断裂——屈服前的断裂，拉伸中试片均匀形变，断面较平整22、力学状态——高聚物的力学性质随温度变化的特征状态；23、银纹（又称裂纹）：聚合物在张应力的作用下，在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性 形变和取向，以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象24、银纹质（体）——联系起两银文面的束状或高度取向的聚合物25、零切黏度—— 剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率26、Boltzmann原理——聚合物的力学松弛行为是其整个受力历史上诸松弛过程的线性加和的结果 27、非牛顿性指数：幂律公式中的n是表征流体偏离牛顿流动的程度的指数，称为非牛顿指数28、粘弹性：外力作用下，高聚物材料的形变行为兼有液体粘性和固体弹性的双重特性，其力学性质随时间变化而呈现出不同的力学松弛现象的特性称为粘弹性。
29、表观粘度：与牛顿粘度定义相类比，将非牛顿流体的粘度定义为剪切应力与剪切速率之比，其值称为表观粘度，即屈服与断裂屈服现象与屈服点普弹性、高弹性、强迫高弹性粘弹性与熵弹性脆化温度与耐寒性应力集中与应力松弛28、拉伸强度与断裂强度29、冲击强度与抗弯强度30、出口膨胀与颈缩31、银纹：聚合物在张应力作用下，于材料某些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100μm、宽度为10μm左右、厚度约为1μm的微细凹槽 裂纹二、简答题（可任选答8题，每题5分，共40分）：1、简述聚合物流变性有何特点？答：聚合物的流变性有如下特点：（1）多样性 聚合物分子结构有线性结构、交联结构、网状结构等，其分子链可呈刚性或柔性，因此，其流变行为多种多样固体高聚物的变形在不同环境条件下可呈现线性弹性、橡胶弹性及粘弹性聚合物溶液和熔体的流动可呈现线性粘性、非线性粘性、塑性、触变性等不同的流变行为2）高弹性 是聚合物特有的流变行为轻度交联的聚合物在高于玻璃化温度时，可发生很大的变形在拉伸试验中，其伸长可达原来长度的几倍，且这种变形是能完全回复的，这就是橡胶弹性。
3）时间依赖性 聚合物的变形或流动具有较强的时间依赖性同一聚合物在短时间应力作用下呈现弹性变形，而在较长时间作用下则呈现粘性变形这与聚合物长链分子的结构以及分子链之间互相缠结有关2、何为粘弹性？为什么聚合物具有明显的粘弹性？举例介绍塑料制品应用和塑料加工中的粘弹性现象？ 3、聚合物的加工性体现在哪几方面？答：聚合物的加工性体现在以下方面：（1）聚合物具有可模塑性 聚合物材料在温度和压力作用下产生形变并能在模具中成型、固定的能力2）可挤压性 是指聚合物通过挤压作用下能产生形变并保持形状的能力只有在粘流态时才能挤压成型在挤压过程中，聚合物熔体受到剪切作用聚合物熔体的剪切粘度和拉伸粘度的差别是聚合物可挤压性的重要依据之一，即聚合物的流变性3）可纺性 是指聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力4）可延性 是指无定形或半结晶固体聚合物在一个或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力5）在成型加工过程中，聚合物会发生一些物理和化学变化，如在某条件下，聚合物能够结晶或改变结晶度，能借外力作用产生分子取向当聚合物分子链中存在薄弱环节或有活性反应基团（活性点）时，还能发生降解或交联反应6）加工过程出现的这些物理和化学变化不仅能引起聚合物出现如力学、光学、热性质以及其它性质的变化，且对加工过程本身也有影响。
这些物理和化学有些对制品性质是有利的，有些则有害4、聚合物在加工过程中应采用什么措施来防止其降解？答：聚合物在加工过程中应采用以下措施来防止其降解：（1）严格控制原材料技术指标，尽量去除聚合物中的水分和催化剂残留等杂质2）确定合理的加工工艺和加工条件，使聚合物能在不易产生降解的条件下加工成型，如加工温度一定要控制在熔融温度与分解温度之间，而剪切速率控制在临界分解剪切速率以下3）加工设备和模具应有良好的结构应消除设备中与聚合物接触部分可能存在的死角或缝隙，减少过长的流道，改善加热装置，提高温度显示装置的灵敏度和冷却系统的冷却效率4）在配方中使用抗氧剂、稳定剂等以加强聚合物对降解的抵抗能力5、聚合物在加工过程中影响结晶的因素有哪些？答：加工过程中影响结晶的因素有：（1）冷却速度 聚合物从Tm以上降到Tg以下的冷却速度，实际上决定了晶核生成和晶体生长的条件当冷却介质温度接近最大结晶温度时，属缓慢冷却，冷却速度慢，易形成大的球晶，性脆，易开裂；当冷却介质温度在Tg以下很多时，冷却速度快，属快速冷却，类似“淬火”，制品体积松散，结晶不均匀导致内应力产生，另后结晶大，尺寸变化大；当冷却介质温度在Tg以下附近时，属中等冷却，表面较快冷却，而内部冷却慢，有利结晶完善。
2）熔融温度和熔融时间 聚合物的熔融温度低和熔融时间短，体系存在的晶核引起异相结晶，结晶速度快，晶体尺寸小而均匀，并有利于提高制品的力学强度、耐磨性和热变形温度3）应力作用 在剪切和拉伸应力作用下，熔体中往往生成一长串纤维状晶体，随着应力或应变速率增大，晶体中伸直链含量增多，晶体熔点升高低压下易生成大而完整的球晶，高压下则生成小而形状不规则的球晶4）固体杂质、低分子物等 滑石粉、氧化硅等固体杂质能促进熔体的结晶，可作为成核剂，加入成核剂是聚合物加工的一个重要手段，可提高制品的结晶速度和结晶完整性，从而提高加工性能和制品的性能第二章 基本物理量和线性粘性流动1、简述线性弹性变形的特点答：线性弹性变形的特点如下：（1）变形小 性弹性变形中，只涉及聚合物分子中化学键的拉伸、键角变化和键的旋转因此，其变形量很小，变形时不涉及链段的运动或整个分子链的位移2）变形无时间依赖性 变形是瞬间发生的，且不随时间而变化3）变形在外力移除后完全回复 变形能完全回复，且也是瞬时完成的，无时间依赖性4）无能量损失 外力在变形时转化成材料的内能贮存起来外力释放后，内能释放使材料完全回复在整个变形和回复过程中无能量损失。
因此，线性弹性也称为能弹性5）应力与应变成线性关系：σ=Eε2、聚合物的粘性流动有何特点?为什么？答：聚合物粘性流动的特点如下：（1）变形的时间依赖性 性粘性流动中，达到稳定态后，剪切速率不变，但流体的变形γ=τt/μ随时间不断发展，即变形有时间依赖性2）流体变形的不可回复性 粘性流体的变形是永久变形因聚合物熔体发生流动时，涉及到分子链之间的相对滑移，显然，这种变形是不能回复的3）能量散失 外力对流体所作的功在流动中转为热能而散失，这一点与弹性变形过程中贮能完全相反4）正比性 线性粘性流动中剪切应力与剪切应变速率成正比，粘度与剪切应变速率无关1、列举改善下列高分子材料力学性能的主要途径：1）提高结构材料的抗蠕变性能； 2）减小橡胶材料的滞后损失；3）提高材料的拉伸强度； 4）提高材料的冲击强度解：1）提高结晶度，提高交联度；2）提高交联网络的完善程度，降低永久形变；3）填充高模量填料，提高结晶度，引入氢键或刚性基团；4）将塑料与橡胶共混，或与纤维复合2、聚合物的结晶熔化过程与玻璃化转变过程本质上有何不同？试从分子运动角度比较聚合物结构和外界条件对这两个转变过程影响的异同。
解：聚合物的结晶熔化过程是随着温度的升高，聚合物晶区的规整结构遭受破坏的过程从熔点的热力学定义出发，熔点的高低是由熔融热△H与熔融熵△S决定的一般的规律是，熔融热△H越大，熔融熵△S越小，聚合物的熔点就越高聚合物的玻璃化转变过程是随温度升高，分子链中链段运动开始，由此会导致一系列性质的突变因此，分子链的柔性越好，链段开始运动所需要的能量越低，其玻璃化温度就越低3、简要回答：聚碳酸酯和聚甲醛的加工中，为了降低熔体的粘度，增大其流动性，分别用提高温度或提高切变速率的办法问这两种材料分别选择哪种方法更有效？说明原因解：根据切变速率和温度对聚合物流体的粘度的影响规律，可知刚性链的粘流活化能较高，因此对温度敏感；而柔性链由于具有较多的缠结，因而对切变速率较为敏感参考两种聚合物的结构，可知聚碳酸酯为刚性链，提高温度对降低粘度、提高流动。