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高分子材料成型加工问答完整版

1.聚合物熔体的流动行为有哪些？（郑治公）

假塑性：此种流体的流动曲线是非线性的，剪切速率的增加比剪切应力增加的快，并且不存在屈服应力。流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低，此种流体称为剪切变稀的流体。

涨塑性：此种流体的流动曲线是非线性的，剪切速率的增加比剪切应力增加的慢，并且不存在屈服应力。流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而升高，此种流体称为剪切增稠的流体。

宾汉流体：是指当所受的剪切应力不超过屈服应力

τ时，表现出线性弹性

y

响应，只发生虎克变形；当所受剪切应力超过

τ时，发生线性粘性流动，遵循

y

牛顿定律的流体，亦称为塑形流体。

触变性：剪切速率保持不变，黏度随时间而减小，或所需的剪切应力随时间减少的流体称为触变性流体。触变性描述的是具有时间依赖性的假塑性流体的流动行为。

震凝性：剪切速率保持不变，黏度随时间而增大，或所需的剪切应力随时间增大的流体称为震凝性流体，亦称为反触变流体。震凝性描述的是具有时间依赖性的胀塑性流体的流动行为。

2.聚合物加工中的形变种类有哪些？拉伸取向和剪切取向有何区别？（曹淑言）

形变种类：答：普弹性变：（玻璃态下）普弹形变是外力作用下，链长和键角的变化中晶格的变形扭曲而致，撤去外力形变就能恢复，形变量小。

高弹性变：链段运动，大形变，大模量，形变一定时间可恢复。

粘流形变：高分子链发生质心位移，形变大，模量小，不可恢复。

1）剪切流动取向：聚合物熔体或浓溶液中的分子链、链段或几何形状不对称的固体粒子在剪切流动时沿剪切流动的运动方向排列的现象称为剪切流动取向。

2）拉伸取向：聚合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用时沿受力方向作定向排列的现象称为拉伸取向。

如果受一个方向作用力引起的结构单元只朝一个方向取向为单轴拉伸取向。如果同时受两个相互垂直的作用力引起的取向结构单元朝两个方向取向称双轴拉伸取向。

拉伸取向的类型：高弹拉伸、塑性拉伸和黏性拉伸。

区别：作用一个是拉伸应力一个是剪切应力，拉伸取向的应力范围是有限的，而剪切取向在宽广的应力范围里永远存在的。长径比大于6可消除1）在剪切流动取向情况下，一方面由于在成型管道或型腔中沿垂直于流动方向上各不同部位的流动速度不相同，存在速度梯度，蜷曲的分子链受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向；另一方面，由于熔体温度很高，分子热运动剧烈，也存在解取向作用。因成型制品各部位流动速度的差异和冻结时各部位的温度不同，造成如挤出管材到中心部位取向度并不相同。

2）拉伸取向分为非晶态高分子的取向和晶态高分子的取向。非晶态高分子的取向包括链段的取向和大分子链的取向两个部分，两个过程同时进行，但速率不同。主要是受高弹拉伸、塑性拉伸或黏性拉伸所致。结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向，两个过程同时进行，但速率不同，晶区取向发展较快，非晶区取向发展较慢，在晶区取向达到最大时，其才达到中等

程度。晶区取向包括晶区的破坏、链段的重排和重结晶以及微晶的取向等，还伴随着相变发生。随着拉伸取向的进行，结晶度会有所提高。

3.临界分子量、缠结分子量、分子量分布对聚合物成型加工的影响？（陈宇）

答：①分子量对聚合物黏度的影响可用下式表示：

当平均分子量小于临界缠结分子量时，聚合物的粘度与分子量基本成正比关系，分子间相互作用较弱。一旦分子量大到分子链间发生相互缠结，分子链间的相互作用因缠结而突然增强，则聚合物粘度将随分子量的3.4次方迅速增加。

②在平均分子量相同时，熔体粘度随分子量分布增宽而迅速降低。分子量分布窄的聚合物在较宽的剪切速率范围内流动时，其熔体粘度对温度变化的敏感性比分子量分布宽的聚合物大。

分子量分布对高分子材料的加工与使用有着显著的影响：

a.对塑料而言,塑料的分子量依据产品的要求,变动范围较大,但窄分布

对加工和性能都有利，因为存在少量低分子量级分的分子能起内增塑的作用。

b.对橡胶而言,平均分子量一般都很大,为保证制品强度,常以分子量分

布宽一些为宜，这样可改善流动性而有利于加工。但也不宜过宽,因为低分子量级分过多,橡胶混炼时易粘辊。

c.对合成纤维而言,因其平均分子量较小,分子量分布以窄为宜。若分布

宽,小分子的组分含量高,这对纺丝性能和机械强度都不利。

——摘自《高分子流变学基础》P57-60+百度4.聚合物流体的流动与剪切速率之间有何关系？是什么原因导致的？（戴英俊）

答：凡是影响高分子流层之间内摩擦的因素，都会影响高分子流体的流动。

对于高分子流体最直观的影响，就在于体系的黏度对这些因素具有不同程度的依赖性。剪切速率与流体流动的关系，实际上是剪切速率对黏度的影响。（聚合物流变学p57）

①假塑性流体

剪切速率与黏度有如下关系

Ⅰ：第一牛顿区，低剪切速率下，黏度不变。

Ⅱ：第二