[材料科学]高分子流变学基础.ppt

高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 7.高分子液体弹性效应的描述 7.2挤出胀大比及口型出口压力降 挤出物胀大现象是被挤出流体具有弹性的典型表现。高分子液体的挤出胀大现象可通过高分子链在流动过程的构象改变加以说明。 挤出胀大现象的说明 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 7.高分子液体弹性效应的描述 挤出胀大比可定义为： 要避免重力或其他牵引力的影响。 指高分子液体流至口型出口处仍具有的内压。 口型出口压力降该压力对牛顿流体而言不存在，但对高分子液体则不等于零。 口型出口 不容易直接测量，一般通过测量流体内压 力沿口型长度方向压力降 是流体的分布，再外推至出口处求得。 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 7.高分子液体弹性效应的描述 7.3 第一、第二法向应力差系数 本章第节中已经指出，法向应力差值的大小是高分子流体弹性效应的量度这里要说明的是，在用法向应力差比较材料弹性时，应当用剪切应力作参作参数。 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 7.高分子液体弹性效应的描述 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 7.高分子液体弹性效应的描述 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 材料的动态粘弹性指的是在交变的应力（或应变）作用下，材料表现出的力学响应规律。 研究材料动态粘弹性的重要性在于： (1)动态测量时，可以同时获得有关材料粘性行为及弹性行为的信息，即同时研究粘、弹性； (2)容易实现在很宽频率范围内的测量，按时温等效原理，即容易了解在很宽温度范围内材料的性质； (3)动态粘弹性与材料的稳态粘弹性之间有一定的对应关系，通过测量，可以沟通两类材料性质间的联系。 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 8.1小振幅振荡剪切流场的数学分析 一般动态测量都是在交变的小振幅下进行的，因此研究的是材料的线性粘弹行为。下面首先对小振幅振荡的剪切流场进行数学分析。 假设研究的对象为线性体，这一假设的目的是为了保证材料在受到一定频率的交变应力（或应变）作用时，其应变（或应力）响应也是同频率发生的。实验表明，当频率不高时，高分子液体近似为线性体。 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 为了讨论简捷起见，我们采用复数形式描写交变的物理量。设在小振幅下，对高分子液体施以正弦变化的应变： 应力与应变之间有一个位相差 对于纯粘性材料： δ=90° 对于纯弹性材料：δ=0° 对于粘弹性材料： 0 ° ＜δ ＜90 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 对时间求导，得知相应形变率的复数形式为 根据上述条件，可以十分方便地仿照普通弹性模量的定义，定义复数模量为： 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 8.2 动态粘弹性与稳态流变性的关系 实验表明，绝大多数高分子液体的 曲线显示出类同的形状，同一种材料对应的稳态流变实验得到的表观粘度及第一法向应力差曲线。这些曲线有如下主要特点。 动态粘度曲线与稳态表观粘度曲线的相似性 贮能模量曲线与第一法向应力差曲线的相似性 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 8.2.1动态粘度曲线与稳态表观粘度曲线的相似性 动态粘度曲线 稳态表观粘度曲线形状 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 高分子材料流变学 第二章基本物理量和高分子液体的基本液变性质 * 8.高分子液体的动态粘弹性 8.2.2 贮能模量曲线与第一法向应力差曲线的相似性 已知第一法向应力差是高分子材料弹性行为的描述，两条曲线走势相似，表明贮能模量G‘同样可以作为材料弹性的描述。理论与实验研究均表明有下面公式成立： 高分子材料流变学 第