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第四章 聚合物流变学基础 1 流变学(Rheology):研究物质流动与变形的科学. 高分子流体在外力作用下会发生流动与变形，既表 现出粘性，又表现出弹性和塑性。 聚合物流变学主要研究的对象是在应力作用下，聚 合物材料产生弹性、塑性和粘性变形的行为，以及 这些行为与各种因素的关系。 各种因素包括： 聚合物的结构与性质、温度、外力的大小和作 用方式、作用时间以及聚合物体系的组成。 把高分子熔体和高分子浓溶液一并作为流体讨论， 研究它们的流动规律 聚合物在成型加工过程中的形变是由于外力作用的结果，材 料受力后内部产生与外力相平衡的应力。 随受力方式的不同应力通常有三种类型： 剪切应力：τ 拉伸应力：σ 流体静压力：P 材料受力后产生的形变和尺寸改变（即几何形状的改变） 称为应变γ。 3 层流和湍流的区分以雷诺数为判定依据。 Dv Re  Re ：雷诺数 D ：流道直径(m) v ：流体平均流速(m/s) 3 ρ: 流体密度(kg/m ) η: 流体的粘度(Pa.s) 流动的类型 层流和湍流 Re≤2300 层流 层流流体流动的特点： 液体主体的流动是按照许多彼此平行的流层进行的； 同一流层之间的各点速度彼此相同 ； 各层之间的速度不一定相等，各层之间无可见的扰动。 5 流动的类型 层流和湍流 Re≥4000 湍流 湍流时，液体各点速度的大小和方向都随时 间而变化。此时流体内会出现扰动。 聚合物熔体成型条件下一般呈现层流状态 6 流动的类型 稳定流动与不稳定流动 稳定流动：流体在任何部位的流动状况及一 切影响流体流动的因素不随时间变化 不稳定流动：流体在输送通道中流动时，其 流动状况及影响流动的因素都随时间变化 7 流动的类型 等温流动和非等温流动 等温流动，是指在流体各处的温度保持不变情况下的流动。 在等温流动的情况下，流体与外界可以进行热量传递，但 传入和传出的热量应保持相等。 在塑料成型的实际条件下，聚合物流体的流动一般均呈现 非等温状态。 8 流动的类型 拉伸流动和剪切流动 质点速度仅沿流动方向发生变化， 如图2—2 （a ）所示，称为拉伸 流动 质点速度仅沿与流动方向垂直的 方向发生变化，如图2—2(b)所 示，称为剪切流动。 9