袁华 教师
| 提供学校: | 青岛大学 |
| 院系: | 材料科学与工程学院 |
| 专业大类: | 材料科学与工程 |
| 专业: | 高分子材料与工程 |
| 课程英文名称: | polymer rheolegy |
| 课程编号: | 4461080407008 |
高分子流变学是研究高分子流动与变形的科学,是介于力学、化学和工程科学之间的边缘科学,也是一门多学科交叉,理论性与实践性很强的新兴学科。高分子流变学是现代流变学的重要分支,研究高分子流变学对聚合物的合成、加工和模具的设计等具有重要意义。本课程结合高分子材料加工原料和高材加工设备,主要介绍高分子材料在成型加工过程中的基本流变学原理。本大纲遵循基本理论与生产实践相结合,既有一定广度,又有一定深度、新度,材料宏观性质与微观结构分析相结合。唯象性讨论与建立数学模型相结合的特点。共设置了七章内容,教学时为34学时。
教学内容、要求和学时分配
(一) 第一章绪论 学时:4
教学内容:介绍流变学的基本概念,流变学的研究方法与分类,高聚物流变学研究内容和意义,高聚物液体的奇异流变现象,高聚物的力学状态,高聚物的粘流态特征及流动机理。
教学要求:要求掌握流变学研究中的基本物理量及基本流变函数。理解高聚物液体的流动机理,理解高聚物液体流动时发生剪切变稀、挤出胀大、熔体破裂等奇异流变现象。能用“高分子构象改变理论”说明其奇异黏弹性。
重点、难点:重点基本概念,难点是奇异流变现象。
实验课、习题课、讨论课等教学形式:多媒体。
(二) 第二章 基本物理量和高分子液晶的基本流变行为 学时:4
教学内容:黏度与法向应力差函数、非牛顿型流体的分类、黏度的结构影响因素、高分子液晶的基本流变性质。
教学要求:掌握非牛顿流体的类别和流动特点;了解高分子液晶的基本流变行为规律。
重点、难点:重点是各种流变学基本概念,难点是黏度的结构影响因素。
实验课、习题课、讨论课等教学形式:多媒体。
(三) 第三章 关于高分子液体黏弹性的讨论 学时:8
教学内容:关剪切黏度的深入讨论(温度影响、流变曲线特点、流变曲线的时温叠加等)、关于“剪切变稀”及“液体弹性”的说明(高分子构象改变说)、高分子液体的弹性效应及定量描述。
教学要求:掌握各类条件和参数对高聚物液体剪切粘度的影响规律,包括:加工条件(温度、压力、剪切速率、剪切应力),分子结构参数(分子量、分子量分布、长链支化程度),配方参数(填充-增强剂、软化-增塑剂)。 理解高分子液体流动中的弹性效应及影响液体弹性的因素。。
重点、难点:重点是高分子溶液的热力学性质,难点是Flory-Huggins似晶格模型。
实验课、习题课、讨论课等教学形式:多媒体。
(四) 第四章 流变学基本方程及应用 学时:4
教学内容:连续性方程简介(质量守恒定量、连续性方程的物理意义)、运动方程简介(动量守恒定律、运动方程的意义)、能量方程简介(能量守恒定律、能量方程的物理意义)高聚物的本构方程。
教学要求:掌握幂律方程;了解定量研究高聚物流变性质的数学、力学方法;了解连续性方程,运动方程及能量方程的物理意义;了解平行板之间的拖曳流及圆柱形流道中压力流的流场分析。
重点、难点:重点是流变学基础方程,特别本构方程是流变学研究的中心课题。难点是本构方程基本概念及建立高聚物液体流变本构方程基本方法。
实验课、习题课、讨论课等教学形式:多媒体。
(五) 第五章 剪切黏度的测定方法 学时:4
教学内容:测试黏度仪器的种类、落球黏度计的测定原理、毛细管流变仪原理及数据处理、旋转流变仪简介、动态黏度的测量
教学要求:熟悉和理解测量聚合物熔体、溶液剪切粘度的几种方法及原理,尤其对高压毛细管流变仪的测量原理、数据处理方法(Rabinowitch修正,Bagley修正)、测量结果分析等有较好的理解;了解高分子材料的动态粘弹性,了解测量动态粘弹性质的方法。
重点、难点:重点黏度的三种测试方法与原理,难点是动态黏弹性的测试原理与测试方法。
实验课、习题课、讨论课等教学形式:多媒体
(六) 第六章 高聚物典型加工过程的流变分析 学时:6
教学内容:混炼工艺与压延工艺的流变分析、挤出成型过程的流变分析、注射成型过程的流变分析。
教学要求:理解各加工过程的流变学分析方法及结论,理解这些结论的物理意义。
重点、难点:重点与难点放在牛顿流体的等温流动过程上,求解过程尽量简化,侧重流场的分析及结果的讨论,并恰当的推广到非牛顿流体的情形。
实验课、习题课、讨论课等教学形式:多媒体
(七) 第七章 高分子基多相体系的加工流变行为 学时:4
教学内容:多相共聚-共混体系的流变行为(高分子共混原则、高分子共混体系的形态、多相共混体系黏性行为的特点;高聚物填充体系的流变行为(填充体系的屈服现象、填充体系的黏性行为、填充体系的弹性行为。
教学要求:在丰富的多相高聚物弹性流变性质研究中,本章选择两相高聚物共混体系及填充高聚物体系加以介绍,介绍的目的是使学生了解在对新高分子复合材料进行开发中,流变性质的意义;理解多相高聚物体系的粘弹行为及其他特殊性质;以流变性—形态结构—力学性能为中心线索,让学生进一步理解复合材料的微观、亚微观结构与宏观性质之间的联系。
重点、难点:重点是高分子共混体系和高分子填充体系的流变行为,难点是多相体系流变性—形态结构—力学性能的关联机制。
实验课、习题课、讨论课等教学形式:多媒体
主要教材:
吴其晔,巫静安,高分子材料流变学,北京:高等教育出版社,2002。
参考教材:
1. 徐佩弘编著. 高聚物流变学及其应用. 北京:化学工业出版社, 2003。
2. 周持兴,聚合物流变学实验与应用,上海交通大学出版社,2003。
3. 顾国芳主编,聚合物流变学基础,上海:同济大学出版社,2000。
| 课程章节 | | 文件类型 | | 上传时间 | | 大小 | | 备注 | |
| 1.1 流变学发展史 |
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| 2.1 场论 |
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| 3.1 高分子液晶基础 |
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| 4.2 分子理论 |
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| 5.1 流变测量方法简介 |
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| 5.2 毛细管流变仪 |
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| 6.1 旋转流变仪 |
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| 6.2 拉伸流变仪 |
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| 7.1 溶液、熔体、凝胶的流变行为异同 |
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| 7.2 高分子的剪切黏度 |
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| 8.1 非缠结体系的动态模量谱图 |
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| 8.3 凝胶的剪切流变行为 |
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| 9.1 溶液和溶体的拉伸流变行为 |
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| 10.1 单组分非均相体系的流变行为 |
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| 11.1 填充体系的线性流变行为 |
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| 11.2 填充体系的非线性流变行为 |
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| 12.1 连续性方程 |
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| 12.2 本构方程 |
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| 13.1 文献学习1 |
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| 14.1 注塑压延 |
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| 14.2 纤维成型 |
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| 15.1 第一课时 |
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