高聚物流变学 - 中国高校教材图书网
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书名： |
高聚物流变学
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| ISBN： | 978-7-5628-2831-0 |
条码： | |
| 作者： |
金日光马秀清
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥88.00
折扣价：￥79.20
折扣：0.90
节省了8.8元
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字数： |
689千字
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| 出版社： |
华东理工大学出版社 |
页数： |
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| 发行编号： | |
每包册数： |
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| 出版日期： |
2012-04-01 |
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| 内容简介： |
本书较系统地介绍了高聚物流变学的原理及应用。内容分三篇，第一篇
为高聚物流变学理论基础，第二篇为高聚物熔体流变行为的分析，第三篇为流变学在聚合物加工中的应用。具体内容有：流变学数理基础、流变学基本概念、连续介质流体力学方程、黏性流体本构方程、高分子流体的黏弹性、流变分析原理、高分子材料典型加工过程的流变分析、聚合物基多相体系的流变行为及高聚物流体流变测量技术等。本书供高分子化学与物理学、材料学、材料加工工程、材料化学与物理、化工过程机械、机械设计与理论等专业的高年级本科生和研究生使用，也可供从事高分子科学与工程的研究人员参考。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
第一篇高聚物流变学理论基础
第一章高聚物流变性能的一般特征3
第一节高聚物流动性表征及黏流态
特征3
一、 高聚物流动性的表征方法3
二、 黏流态特征5
第二节流变类型13
一、 自然界流变类型的概述13
二、 高聚物流变的主要类型16
三、 高聚物流变普适曲线的描述
18
第三节影响流变性能的因素19
一、 分子量的影响19
二、 支化度的影响21
三、 温度的影响22
四、 分子量分布的影响24
五、 静压力的影响25
六、 流变物组成的影响26
第二章高聚物流变学数学基础29
第一节矢量29
一、 物理量的分类29
二、 Einstein约定加和法则30
三、 矢量30
第二节矩阵36
第三节张量43
一、 张量的定义43
二、 张量的表示方法44
三、 张量的六大性质44
四、 常见的特殊张量51
五、 张量的代数运算51
六、 张量的不变量53
七、 梯度、散度、旋度的张量表达式
54
第三章应力、应变及应变速率之间的
关系57
第一节应力平衡方程和应力不变值
57
一、 控制元概念57
二、 第二种控制元的应力平衡微分
方程60
三、 应力张量的分解61
四、 第三种控制元的应力平衡及
不变量63
第二节应变平衡方程和应变不变值
66
第三节位移应变形变关系69
一、 用图解法得Reiner方程71
二、 Reiner方程的对称形式73
第四节应力应变应变速率之间的
关系76
一、 流变状态方程的物理意义76
二、 应力应变状态方程式76
三、 应力应变速率的流变状态方程式
83
四、 可压缩性流动过程的流变状态
方程式86第四章流变学基础方程式88
第一节流动场的连续方程88
一、 连续方程的推导88
二、 连续方程的进一步分析89
三、 连续方程的物理意义91
第二节NavierStokes运动方程92
一、 动量衡算92
二、 运动守恒方程的分量表示法94
第三节流动场的能量守恒方程95
一、 预备知识95
二、 流动场能量守恒方程的推导97
第五章聚合物流变性能103
第一节聚合物特征流变现象103
一、 聚合物的黏性（管流与“剪切变稀”
现象）103
二、 聚合物的弹性104
三、 聚合物熔体的黏弹性106
第二节聚合物熔体黏流态特征及
流动机理107
第六章本构方程110
第一节流变状态（本构）方程及基本
性质110
一、 建立本构方程的必要性110
二、 物料的分类和Deborab数111
三、 有限形变113
四、 本构方程的性质115
第二节本构方程的模型理论简介116
一、 黏性流体的本构方程116
二、 黏弹性流体本构方程118
第三节本构方程的选择124
一、 选择原则124
二、 判定方法125
第四节JRG本构方程及其在聚氯乙烯
流变性能研究中的应用125
一、 高型号PVC颗粒表观形态的
观察126
二、 高型号PVC颗粒度分布、颗粒
内部结构与分子量分布关系128
三、 用群子理论计算群子参数与
流变性能的关系131
四、 结论133
第五节流变学基础方程的坐标变换
133
一、 流变场守恒方程的坐标变换134
二、 流变状态方程的坐标变换137
第六节流变学基础方程的某些应用
140
一、 双平板之间流变过程的分析140
二、 圆柱管中流变过程的分析142
三、 高分子熔体（包括浓溶液）黏度的
测定149第二篇高聚物熔体流变行为的分析
第七章流变测量159
第一节流变测量概述159
第二节毛细管流变仪160
一、 毛细管流变仪的基本构造160
二、 测量原理161
三、 流变曲线的修正163
第三节旋转流变仪164
一、 锥板流变仪164
二、 平行平板流变仪166
第四节其他测试技术168
一、 缝隙口模流变仪168
二、 同轴圆筒式流变仪169
三、 拉伸流变仪170
四、 转矩流变仪171第八章流变分析原理172
第一节边界条件172
一、 运动学边界条件172
二、 动力学边界条件173
三、 热力学边界条件173
第二节基本方程的求解步骤173
一、 拟定流场173
二、 列方程组175
三、 设法求解176
四、 结果分析178
第三节有界流动概述179
第四节有界流动的流场分析181
一、 一维压力流动181
二、 一维拖曳流动185
三、 收敛流道的流道分析——润滑
近似方法187
四、 二维流动190
五、 组合螺旋流动195
第九章熔融高聚物通过圆形口模和
缝模的流动199
第一节导言199
一、 研究的意义199
二、 圆形口模和缝模的三个区的特点及
压力分布概况199
第二节入口区的流动200
一、 入口压力降及其流变学本质200
二、 应力分布205
三、 速度分布216
第三节全展流区的流动217
一、 圆形口模中的流动218
二、 用毛细管流变仪测定黏度的原理与
方法221
三、 缝模中的流动227
第四节出口区的流动232
一、 挤出物胀大行为及其流变学本质
232
二、 出口压力及其流变学本质237
三、 出口压力与法向应力差的关系
240第十章聚合物基多相体系的流变行为
250
第一节共混体系的流变行为250
一、 黏弹性实验研究结果251
二、 黏弹性的唯象论解释255
第二节填充体系的流变行为
256
一、 炭黑基本性质简介256
二、 填充聚合物的屈服现象258
三、 填充聚合物的黏性258
四、 填充聚合物的弹性261第十一章高聚物熔体破裂266
第一节流变曲线与压力、流速振荡
267
第二节各种因素对熔体破裂的影响
269
一、 口型形状的影响269
二、 温度的影响270
三、 分子量、分子量分布及支化程度的
影响271
四、 添加物的影响272
第三节流动的直接观察273
一、 直接观察法273
二、 流动双折射274
三、 激光多普勒测速仪275
第四节熔体破裂的机理276
一、 基本概念276
二、 目前有关机理的看法277
三、 本构方程内含的不稳定性
281第三篇流变学在聚合物加工中的应用
第十二章挤出成型285
第一节挤出机内的熔融285
一、 熔融机理285
二、 熔融的牛顿模型287
三、 熔融的非牛顿模型291
第二节熔融模型的基本方程——
固体床分布函数294
一、 固体床分布函数X＝X（z） 294
二、 固体床分布函数的特性295
三、 熔融区总长度的分析估算296
第三节单螺杆挤出机的熔融计算实例
297
一、 计算任务和已知条件297
二、 固体床分布函数的计算298
三、 结果的讨论302第十三章注射成型303
第一节注射成型流动分析304
第二节一维流动过程307
第三节二维流动过程309第十四章压延成型312
第一节压延过程的微分方程与基本
假定312
第二节Gaskell的解析解314
第三节横压力的计算317
第四节功率计算319
第五节非牛顿型流体的压延分析321
第六节压延的有限元分析324第十五章密炼过程 328
第一节概述328
第二节密炼过程流变理论分析328
一、 凸棱顶端的流动分析328
二、 驻点与回流问题337
三、 渐变间隙的剪切替换338
四、 功率计算与理论修正340
第三节密炼过程的相似类比与流变
模拟342
一、 模拟目的与类比准则342
二、 黏弹性相似与热相似343
三、 流变模拟的新发展344
第四节流变理论在转子造型上的
应用344
一、 胶料流动分析344
二、 转子最佳曲率345
第五节流变理论与高效密炼途径
346第十六章高聚物熔体在纺丝过程中的
流变行为349
第一节概述349
一、 熔体的流变性质和纺丝成型过程的
关系349
二、 纺丝熔体的本构方程355
第二节熔体拉伸流动和拉伸黏度361
一、 恒拉伸速率试验法361
二、 等温纺丝实验法363
三、 纺丝熔体拉伸流变行为的
分析366
第三节拉伸流动中的不稳定现象370
一、 拉伸共振现象370
二、 熔体的拉伸断裂行为374
第四节熔融纺丝方程376第十七章流变过程的量纲分析与模拟
理论及其在聚合物加工中的
应用382
第一节引言382
第二节量纲分析简介383
一、 单位制和量纲383
二、 量纲齐次性原理和π定理384
第三节相似准则385
第四节等温操作与熔融过程的相似
准则387
第五节非几何相似的模拟理论390
第六节流变模拟在模具口型设计中的
应用举例393
第七节流变模拟在开炼机上的
应用举例395
第八节流变模拟在密炼过程中的
应用举例397
第九节塑炼挤出机的流变模拟398
第十节螺杆功率的流变模拟应用
举例400
第十一节螺杆混炼段的流变模拟
应用举例403
第十二节流变模拟在压延过程中的
应用举例407参考文献 410
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| 精彩片段： |
高聚物流变学作为研究高聚物材料的流动和形变的一门学科，应该有它的理论基础。本篇首先从高聚物黏流状态的基本特征及流变类型入手，比较概括地介绍影响高聚物材料流变性能的各种因素，使读者定性地了解这门学科所涉及的各个方面。在此基础上，试图引导读者了解该学科所涉及的基本数学方法。在介绍这一部分内容时，我们并没有采取一般数学专著的那种论述方法，而只着重地介绍和高聚物流变学理论有直接关系的数学部分——向量、矩阵、张量，最终使读者了解一系列坐标变换的方法及某些流变本构方程的来龙去脉。读者学习这一部分时也许会觉得困难，但是只要稍稍思考每一公式前后的关系，掌握这一部分内容还是不难的。编者相信这一难关一经突破，本篇的其他章节，如应力、应变及应变速率之间关系以及有关流变学基础方程式等内容就不难理解了。本篇还介绍时温等效原理、玻耳兹曼叠加原理以及力学损耗等内容，其目的是使读者了解各种流变状态方程式的积分型和微分型的根据以及了解流动及形变过程中所发生的力学损耗的某些机制。
本篇的最后一部分介绍了流变场的连续方程、运动方程、能量方程及流变状态（本构）方程，特别用相当大的篇幅介绍了各种黏弹体类型的本构方程的形式，接着通过圆柱管道和平板中流变过程，初步介绍了上述各种方程式的应用，从而为第二篇的深入学习提供基础知识。第一章高聚物流变性能的一般特征第一章高聚物流变性能的
一般特征在过去的二三十年中，有大量的高分子材料进入了国民经济的各个领域，但这些材料都要通过一系列加工过程才能以具体的制品形式出现，所以高分子材料的加工工业显得越来越重要。这里所说的加工工业不同于金属加工工业，因为高聚物具有不同于金属的一系列流动性能。所以本章首先介绍高分子材料所具有的黏流态的特征及其影响因素。
第一节高聚物流动性表征及黏流态特征
所谓黏流态，是指高聚物在流动温度（Tf）和分解温度（Td）范围内出现的一种力学状态。黏流态的基本特征是，在外力作用下发生永久的不可逆形变，亦即分子间相对位置发生显著的改变。现在已经证明了绝大部分高聚物都具有这种黏流态，但是，如硫化的橡胶，交联高聚物及体型高聚物，如酚醛、环氧和聚酯等热固性树脂的固化产物，不可能实现黏流状态。另外一些高聚物，如纤维素、成熟的蛋白质、聚四氟乙烯等，它们虽然是线型聚合物，但由于具有高度的刚性，也不易发生流动。还有分解温度低于黏流温度的高聚物，如聚丙烯腈、聚乙烯醇等当然也不存在黏流态。
聚合物黏流态对实际加工具有很大的意义，许多塑料产品的成型都借助于流动过程，这类材料的名称——“塑料”一词也由此而来。橡胶的密炼、混炼过程也使它成为黏流态。合成纤维及人造纤维的抽丝成型也是通过熔融或溶液的黏流态经纺丝来实现的。此外，薄膜的吹塑及压延成型也是如此，而且还可利用黏流态的某些特征来改善这些制品的各种性能（如机械强度、弹性、伸长率等）。因此高聚物的成型绝大多数都必须通过黏流态来实现，当然也有个别例外，如超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯等不能通过流动态来成型。
考虑到黏流对高聚物成型的重要性，有必要先了解高聚物流动性的表征方法及流动的一般特点，下面分别加以讨论。
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