【内容简介】

    本书是一本普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书是在高分子化学、高分子合成工艺原理、高分子物理以及工程力学等课程的基础上，着重介绍流变学的基本原理和高分子材料流动与变形的基本行为，努力阐明高分子材料流动变形行为与经典黏性体和弹性体之间的不同，深入讨论剪切作用、温度、压力、结构和时间等因素对高分子流变性质的影响，并介绍了流变物质的测试原理和基本研究方法。进一步为高分子材料及其制品的设计优化、加工工艺和加工设备的选择改进提供必要的理论依据。本书共分为7章，分别是：绪论、流变学的基本概念、高分子流体的流变模型、高分子流体的流动分析、高分子流体流动的影响因素、流变仪的基本原理及应用以及流动运动方程及应用。
    本教材是面向化学化工、高分子材料专业本科生学习流变学的教学用书，也可作为研究生的教学参考书。

【前言】

    高分子流变学是高分子材料及工程专业的必修课。本教材在高分子化学、高分子合成工艺原理、高分子物理以及工程力学等课程的基础上，着重介绍流变学的基本原理和高分子材料流动与变形的基本行为，努力阐明高分子材料流动变形行为与经典黏性体和弹性体之间的不同之处，深入讨论剪切作用、温度、压力、结构和时间等因素对高分子流变性质的影响，并介绍流变学的测试原理和基本研究方法。进一步为高分子材料及其制品的设计优化、加工工艺和加工设备的选择改进提供必要的理论依据。
    本教材是面向化学化工、高分子材料专业本科生学习流变学的教学用书，也可作为研究生的教学参考书。但它并非是一本流变学的专著，不可能涉及流变学的全部内容。
    由于流变学学科交叉的特点，本书力求深入浅出地讲清楚流变学最基本的理论问题，尽可能的避免烦琐的数学推导，减少读者望而生畏的情绪，使学生学会用流变学的基本原理来分析高分子材料的流变行为，提高解决问题的能力，同时为进一步学习打下必要的基础。
    本书共分为7章：绪论、流变学的基本概念、高分子流体的流变模型、高分子流体的流动分析、高分子流体流动的影响因素、流变仪的基本原理及应用和流动运动方程及应用。
    第1章“绪论”在介绍了流变学发展简史的基础上，明确了流变学的研究方法及对物质的科学定义。因此在第2章“流变学的基本概念”中，首先描述了材料发生各种变形或流动时涉及的一些基本物理量如应力、应变和应变速率以及彼此在简单流变过程中的数学关系，使读者能够对广义的流动与变形的基本力学行为有所认识；第3章“高分子流体的流变模型”则从基本的本构关系出发，介绍了高分子流体典型的流变行为，如剪切变稀、剪切增稠、塑性流动、触变性、黏弹性等，使学习者能够认识到高分子流体流动与变形的复杂性；然后结合加工成型，在第4章“高分子流体的流动分析”中重点分析了高分子流体在圆管中的压力流动，并介绍了其他一些常见的简单流动，明确了加工过程中宏观物理量如压力、转速（转矩）、流速等与高分子流体黏度间的数学关系；在此基础上，在第5章“高分子流体流动的影响因素”中，进一步分析了高分子结构、形态、加工温度、压力等因素对高分子流体流动的影响，让学习者能够清楚即便是简单流动，但对于高分子流体来说，其影响因素也是复杂的；而要明确这些影响因素与高分子流变行为间的定性和定量的关系，则必须利用测黏仪器通过具体的测黏方法来获得流动与变形过程中的黏度、模量等基本的力学响应，这就是第6章“流变仪的基本原理及应用”的主要内容；最后，第7章“流动运动方程及应用”介绍了流体动力学的三大基础方程，即连续性方程、运动方程和能量方程。然后在这些知识的基础上，结合成型加工实际，从物料输运的角度出发，以流变学理论分析了混炼、挤出成型、注射成型等几类常见的高分子成型过程。
    作者在讲授流变学课程近20年的基础上，又进行了一段时间流变学研究，体会颇多。通过对本教材的编写，觉得有必要好好总结一下对流变学的认识。流变学教材应该有两项重要任务：一是能为高分子工程提供有效的计算方法，二是能够说清楚流变的本质。对于高分子流变学来说，主要要说清楚黏性、弹性和黏弹性的物理本质。就这一点来说，这些物理本质实际上都是高分子物理的基础问题。基于以上考虑，才形成了本教材的章节，即多年从事流变学教学的内容。除了阐明教材的内容外，如何理解和认识流变学对于提高学生学习流变学的兴趣是非常重要的。因此，不仅需要一本令人满意的教材，还要有比较生动的讲授方法。否则多数学生还是会觉得流变学是一门较难掌握的课程。
    在本书的编写过程中，得到了合肥工业大学学校和教务处领导的大力支持，在此特别表示感谢。同时，也要感谢吴德峰博士为本书的成稿付出了辛勤劳动。本书参考了不少流变学的教材和专著，在此一并感谢这些精深学术造诣的流变学专家和学者。最后还要感谢我的老师吴大诚教授，我对流变学的认识及对流变学略有研究是从听吴大诚教授的流变学课程开始的。限于作者水平，以及流变学涉及的概念、公式和数字非常繁多，疏漏和错误之处在所难免，敬请同行和读者批评指正。
史铁钧
2008年10月
于合肥工业大学

【目录】

第1章绪论
11流变学的历史和现状
12流变学的研究对象和方法
121流变学关于物质的定义
122流变学的研究方法
123流变学关于高分子的定义
13高分子材料典型的流变行为
14流变学在高分子材料加工中的应用
第2章流变学的基本概念
21流体形变的基本类型
211拉伸和单向膨胀
212各向同性的压缩和膨胀
213简单剪切和简单剪切流
22标量、矢量和笛卡儿张量的定义
221标量、矢量、张量的物理定义
222标量、矢量、张量的数学定义
223张量的运算
224张量的重要特性
23应力张量和应变张量
231应力张量
232应变张量
233应变速率张量
24本构方程和材料函数
第3章高分子流体的流变模型
31牛顿流体模型
32广义牛顿流体
33幂律流体模型
331幂律流体
332假塑性流体
333胀塑性流体
34宾汉塑性流体模型
35触变性流体
36震凝性流体
37黏弹性流体
371弹性参数
372黏弹性模型
373高分子流体的黏弹行为
第4章高分子流体的流动分析
41高分子流体在圆管中的流动
411幂律流体在长圆管中压力流动
412宾汉流体在长圆管中压力流动
42平行板间的压力流动
43平行板间的拖曳流动
44环形圆管中的压力流动
45环形圆管中的拖曳流动
第5章高分子流体流动的影响因素
51剪切速率对黏度的影响
52分子量对黏度的影响
521黏度的分子量依赖性
522黏度的分子量分布依赖性
523动态流变性质的分子量依赖性
5３分子形状对黏度的影响
5３1支化
5３2其他结构因素
5４黏度的时间依赖性
5５压力对黏度的影响
5６温度对黏度的影响
5６1黏度温度之间的函数关系
5６2流动活化能
5６3影响流动活化能的因素
5６4黏度温度的其他经验方程
5６5温度依赖性总曲线
第6章流变仪的基本原理及应用
61毛细管流变仪
611基本结构
612完全发展区的流场分析
613入口压力降的典型应用
614出口区的流动行为
615测试方法
616基本应用
617毛细流变仪测黏数据处理
62旋转流变仪
621基本结构
622锥板
623平行板
624同轴圆筒
625测量系统的选择
626测量模式的选择
627具体应用
63转矩流变仪
631基本结构
632基本原理
633基本应用
第7章流体的运动方程及应用
71连续方程
72动量方程
73能量方程
74加工过程的数学分析
741挤出成型
742注射成型
743压延成型
参考文献