高分子流體的非線性流變學

1、高分子流體的非線性流變學彈性屈服, 熔體破裂及不均勻流動王十慶高分子科學系阿克隆大學網(wǎng)址：更新日期 2009.7.11簡介高分子流變學的任務a) 表征: 1. 唯象（麥克斯韋水平）, 線性粘彈性2. 結構（分子水平），例如：分子量，分子量分布，鏈結構（支化，官能團) 依 賴于模型，非常理論性b) 高分子科學的一個重要領1. 非線性方面2. 高分子流體力學-著重數(shù)值計算3. 加工行為i. 流體動力學/力學 - 研究簡單（牛頓）流體在復雜幾何體和非線性條件下的流動行為，包括湍流和熱對流ii. 高分子流變學 - 研究高分子流體（粘彈性/非牛頓流體）在簡單幾何體中的變形和流動行為iii. 高分子的流體

2、力學（與加工密切相關）- 研究粘彈高分子流體在復雜幾何體中的變形和流動行為本書的重點是b), 即ii和iii部分。第一部分：線性響應I. 線性粘彈性現(xiàn)象1. 機械變形a.初始形變b.階躍應變 c.震蕩剪切2. 線性響應a. 虎克彈性體 b. 粘性牛頓流體c. 粘彈性麥克斯韋響應3. 經(jīng)典的橡膠彈性理論II. 在線性粘彈區(qū)的分子表征1. 稀溶液極限a.愛因斯坦懸浮液的粘度b. Kirkwoo-Riseman 模型c. Zimm模型d. Rouse模型2. 纏結態(tài)a. 纏結的唯象性證據(jù)b. 網(wǎng)絡模型c. 纏結的堆砌模d. 分子理論i. de Gennes的蠕動概念ii. Doi和Edwards的管

3、子模型iii. Schweizer的高分子模式耦合理論e. 熔體線性粘彈性f. 濃溶液線性粘彈性III. 實驗方法1.剪切流變學測量法邊界位移引起的形變與流動a.線性位移i. 滑動平行板儀ii. 同軸圓筒活塞儀b. 轉(zhuǎn)動模式i. 平行圓盤儀ii. 錐板儀iii.同軸圓筒儀c.分割錐板儀壓力驅(qū)使下的形變與流動d.毛細管口模e.狹縫通道2. 拉伸流變學測量法a. Instron類型拉伸儀b. 固定長度的拉伸儀3. 在線流變-光學方法a. 流動雙折射i. 應力光學規(guī)則ii. 應力光學規(guī)則的破壞b. 散射（X-射線，可見光，中子）c. 光譜（核磁，熒光，紅外，拉曼，介電）第二部分：非線性現(xiàn)象和表征IV

4、. 唯象描述 1. 應力過沖和剪切變稀2. 蠕變過程中的速率突變3. 應變軟化：階躍應變后的松弛4. 屈服的證據(jù)：應變恢復實驗5. 拉伸中絲狀樣品的斷裂6. 在LAOS中的波形扭曲7. 擠出物脹大8. 熔體破裂V. 形變場的表征1. 均勻響應a. 流變學測量法的基本原理和本構目b. 在穩(wěn)態(tài)剪切過程中速率可控剪切與應力可控剪切之間的等效性c. 非纏結和弱纏結的高分子2. PTV- 粒子示蹤速度測量法a. 簡單剪切i. XZ平面運動ii. XY平面成像b. 管道流動3. SMIV - 單分子成像速度測量法a. 簡單剪切b. 管道流動第三部分：屈服 - 非線性響應的主要現(xiàn)象VI. 壁滑 - 界面屈服

5、1. 由Navier-de Gennes外推長度b概念描述的壁滑2. 毛細管流動過程中的噴射和壓力振蕩a. 粘-滑轉(zhuǎn)變i. 毛細管流動ii. 剪切流動b. 速率模式下邊界條件的不確定性i. 纏結和解纏結之間的振蕩ii. 高分子在弱表面的解吸附:永久壁iii. 另外兩種流動振蕩3. 理論解釋a. 小的表面覆蓋- Brochard-de Gennes理論b. 飽和吸附-解纏結圖像c. 粘-滑轉(zhuǎn)變的成因：粘附力的破損4. 在初始剪切中的壁滑：界面屈服5. 延遲的壁滑6. 表觀的應變軟化VII. 形變中的屈服1.突然快速起動剪切時的應力過沖a. 初期變形時的彈性響應b. 流體 動形變中應力過沖的標度特

6、性i. 彈性形變區(qū)ii. 粘彈區(qū)iii. 極限流動區(qū) - 分子擴散引起的流動2.鏈解纏結的流變學證據(jù)3.蠕變下的纏結-解纏結轉(zhuǎn)變4. 單軸拉伸中的屈服a. Considère條件的奧妙及疑惑b. 拉力極大值i. 彈性形變區(qū)ii. 彈性形變恢復c. 極限流動中的拉力極大值以及麥克斯韋流體中的拉力極大值d. 拉力（工程應力）與真實應力e. 缺少穩(wěn)態(tài)4. 柔性與脆性斷裂VIII. 屈服點后剪切帶的形成1. 溶液中的剪切帶的形成a. 初始剪切 b. 大振幅振蕩剪切c. 剪切帶的形成：鏈纏結最小限度的解除2. 熔體屈服a. 階躍應變b. 初始剪切c. 實驗上是否可以獲得穩(wěn)態(tài)？3. 缺少唯一的穩(wěn)態(tài)4. 剪切均一性的恢復5. 相圖第四部分：纏結流體的內(nèi)聚力和彈性屈服IX. 纏結網(wǎng)絡的內(nèi)聚力和塑性1. 纏結高分子的內(nèi)聚力（不依賴于分子量）2. 蠕變中的塑性流動：纏結-解纏結轉(zhuǎn)變X. 剪切和單軸拉伸中的彈性屈服1. 階躍剪切2. 階躍拉伸第五部分：流變學在加工中的應用XII. 壓力致流動過程中的屈服: PTV測量1. 入口流動中的解纏結2. 無入口效應的毛細管流動3. 口模入口處的拉伸形變4. 毛細管流動前的拉伸屈服XIII. 高分子加工中的挑戰(zhàn)1.邊緣破裂2.形變場的不連續(xù)