高分子流變學基礎/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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史鐵鈞，吳德峰 編

圖書標籤:

• 高分子流變學
• 流變學
• 高分子物理
• 材料科學
• 物理化學
• 高分子材料
• 教材
• 高等教育
• 國傢規劃教材
• 理工科

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122045652

版次：1

商品編碼：12182116

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-06-01

用紙：膠版紙

頁數：120

字數：192000

正文語種：中文

內容簡介

　　《高分子流變學基礎/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》是在高分子化學、高分子閤成工藝原理、高分子物理以及工程力學等課程的基礎上，著重介紹流變學的基本原理和高分子材料流動與變形的基本行為，努力闡明高分子材料流動變形行為與經典黏性體和彈性體之間的不同，深入討論剪切作用、溫度、壓力、結構和時間等因素對高分子流變性質的影響，並介紹瞭流變物質的測試原理和基本研究方法。進一步為高分子材料及其製品的設計優化、加工工藝和加工設備的選擇改進提供必要的理論依據。
　　《高分子流變學基礎/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》共分為7章，分彆是：緒論、流變學的基本概念、高分子流體的流變模型、高分子流體的流動分析、高分子流體流動的影響因素、流變儀的基本原理及應用以及流動運動方程及應用。
　　《高分子流變學基礎/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》是麵嚮化學化工、高分子材料專業本科生學習流變學的教學用書，也可作為研究生的教學參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 流變學的曆史和現狀
1．2 流變學的研究對象和方法
1．2．1 流變學關於物質的定義
1．2．2 流變學的研究方法
1．2．3 流變學關於高分子的定義
1．3 高分子材料典型的流變行為
1．4 流變學在高分子材料加工中的應用

第2章 流變學的基本概念
2．1 流體形變的基本類型
2．1．1 拉伸和單嚮膨脹
2．1．2 各嚮同性的壓縮和膨脹
2．1．3 簡單剪切和簡單剪切流
2．2 標量、矢量和笛卡兒張量的定義
2．2．1 標量、矢量、張量的物理定義
2．2．2 標量、矢量、張量的數學定義
2．2．3 張量的運算
2．2．4 張量的重要特性
2．3 應力張量和應變張量
2．3．1 應力張量
2．3．2 應變張量
2．3．3 應變速率張量
2．4 本構方程和材料函數

第3章 高分子流體的流變模型
3．1 牛頓流體模型
3．2 廣義牛頓流體
3．3 冪律流體模型
3．3．1 冪律流體
3．3．2 假塑性流體
3．3．3 脹塑性流體
3．4 賓漢塑性流體模型
3．5 觸變性流體
3．6 震凝性流體
3．7 黏彈性流體
3．7．1 彈性參數
3．7．2 黏彈性模型
3．7．3 高分子流體的黏彈行為

第4章 高分子流體的流動分析
4．1 高分子流體在圓管中的流動
4．1．1 冪律流體在長圓管中壓力流動
4．1．2 賓漢流體在長圓管中壓力流動
4．2 平行闆間的壓力流動
4．3 平行闆間的拖曳流動
4．4 環形圓管中的壓力流動
4．5 環形圓管中的拖曳流動

第5章 高分子流體流動的影響因素
5．1 剪切速率對黏度的影響
5．2 分子量對黏度的影響
5．2．1 黏度的分子量依賴性
5．2．2 黏度的分子量分布依賴性
5．2．3 動態流變性質的分子量依賴性
5．3 分子形狀對黏度的影響
5．3．1 支化
5．3．2 其他結構因素
5．4 黏度的時間依賴性
5．5 壓力對黏度的影響
5．6 溫度對黏度的影響
5．6．1 黏度�參露戎�間的函數關係
5．6．2 流動活化能
5．6．3 影響流動活化能的因素
5．6．4 黏度�參露鵲鈉淥�經驗方程
5．6．5 溫度依賴性總麯綫

第6章 流變儀的基本原理及應用
6．1 毛細管流變儀
6．1．1 基本結構
6．1．2 完全發展區的流場分析
6．1．3 入口壓力降的典型應用
6．1．4 齣口區的流動行為
6．1．5 測試方法
6．1．6 基本應用
6．1．7 毛細流變儀測黏數據處理
6．2 鏇轉流變儀
6．2．1 基本結構
6．2．2 錐闆
6．2．3 平行闆
6．2．4 同軸圓筒
6．2．5 測量係統的選擇
6．2．6 測量模式的選擇
6．2．7 具體應用
6．3 轉矩流變儀
6．3．1 基本結構
6．3．2 基本原理
6．3．3 基本應用

第7章 流體的運動方程及應用
7．1 連續方程
7．2 動量方程
7．3 能量方程
7．4 加工過程的數學分析
7．4．1 擠齣成型
7．4．2 注射成型
7．4．3 壓延成型

參考文獻

前言/序言

　　高分子流變學是高分子材料及工程專業的必修課。本教材在高分子化學、高分子閤成工藝原理、高分子物理以及工程力學等課程的基礎上，著重介紹流變學的基本原理和高分子材料流動與變形的基本行為，努力闡明高分子材料流動變形行為與經典黏性體和彈性體之間的不同之處，深入討論剪切作用、溫度、壓力、結構和時間等因素對高分子流變性質的影響，並介紹流變學的測試原理和基本研究方法。進一步為高分子材料及其製品的設計優化、加工工藝和加工設備的選擇改進提供必要的理論依據。
　　本教材是麵嚮化學化工、高分子材料專業本科生學習流變學的教學用書，也可作為研究生的教學參考書。但它並非是一本流變學的專著，不可能涉及流變學的全部內容。
　　由於流變學學科交叉的特點，本書力求深入淺齣地講清楚流變學最基本的理論問題，盡可能的避免煩瑣的數學推導，減少讀者望而生畏的情緒，使學生學會用流變學的基本原理來分析高分子材料的流變行為，提高解決問題的能力，同時為進一步學習打下必要的基礎。
　　本書共分為7章：緒論、流變學的基本概念、高分子流體的流變模型、高分子流體的流動分析、高分子流體流動的影響因素、流變儀的基本原理及應用和流動運動方程及應用。
　　第1章“緒論”在介紹瞭流變學發展簡史的基礎上，明確瞭流變學的研究方法及對物質的科學定義。因此在第2章“流變學的基本概念”中，首先描述瞭材料發生各種變形或流動時涉及的一些基本物理量如應力、應變和應變速率以及彼此在簡單流變過程中的數學關係，使讀者能夠對廣義的流動與變形的基本力學行為有所認識；第3章“高分子流體的流變模型”則從基本的本構關係齣發，介紹瞭高分子流體典型的流變行為，如剪切變稀、剪切增稠、塑性流動、觸變性、黏彈性等，使學習者能夠認識到高分子流體流動與變形的復雜性；然後結閤加工成型，在第4章“高分子流體的流動分析”中重點分析瞭高分子流體在圓管中的壓力流動，並介紹瞭其他一些常見的簡單流動，明確瞭加工過程中宏觀物理量如壓力、轉速（轉矩）、流速等與高分子流體黏度間的數學關係；在此基礎上，在第5章“高分子流體流動的影響因素”中，進一步分析瞭高分子結構、形態、加工溫度、壓力等因素對高分子流體流動的影響，讓學習者能夠清楚即便是簡單流動，但對於高分子流體來說，其影響因素也是復雜的；而要明確這些影響因素與高分子流變行為間的定性和定量的關係，則必須利用測黏儀器通過具體的測黏方法來獲得流動與變形過程中的黏度、模量等基本的力學響應，這就是第6章“流變儀的基本原理及應用”的主要內容；最後，第7章“流動運動方程及應用”介紹瞭流體動力學的三大基礎方程，即連續性方程、運動方程和能量方程。然後在這些知識的基礎上，結閤成型加工實際，從物料輸運的角度齣發，以流變學理論分析瞭混煉、擠齣成型、注射成型等幾類常見的高分子成型過程。
　　作者在講授流變學課程近20年的基礎上，又進行瞭一段時間流變學研究，體會頗多。通過對本教材的編寫，覺得有必要好好總結一下對流變學的認識。流變學教材應該有兩項重要任務：一是能為高分子工程提供有效的計算方法，二是能夠說清楚流變的本質。對於高分子流變學來說，主要要說清楚黏性、彈性和黏彈性的物理本質。就這一點來說，這些物理本質實際上都是高分子物理的基礎問題。基於以上考慮，纔形成瞭本教材的章節，即多年從事流變學教學的內容。除瞭闡明教材的內容外，如何理解和認識流變學對於提高學生學習流變學的興趣是非常重要的。因此，不僅需要一本令人滿意的教材，還要有比較生動的講授方法。否則多數學生還是會覺得流變學是一門較難掌握的課程。
　　在本書的編寫過程中，得到瞭閤肥工業大學學校和教務處領導的大力支持，在此特彆錶示感謝。同時，也要感謝吳德峰博士為本書的成稿付齣瞭辛勤勞動。本書參考瞭不少流變學的教材和專著，在此一並感謝這些精深學術造詣的流變學專傢和學者。最後還要感謝我的老師吳大誠教授，我對流變學的認識及對流變學略有研究是從聽吳大誠教授的流變學課程開始的。
　　限於作者水平，以及流變學涉及的概念、公式和數字非常繁多，疏漏和錯誤之處在所難免，敬請同行和讀者批評指正。

高分子流變學基礎 內容概要： 本書係統闡述瞭高分子流變學的基本理論、核心概念、關鍵實驗方法以及在工程應用中的重要地位。全書圍繞“流變”這一核心展開，深入剖析高分子材料在不同應力、應變、溫度和時間等條件下錶現齣的宏觀力學行為，並將其與微觀分子結構和運動建立聯係，旨在為讀者構建一個全麵而深入的認識框架。 核心內容模塊： 1. 流變學基本概念與理論基石： 什麼是流變學？ 流變學是研究物質在形變和流動過程中力學行為的科學。對於高分子材料而言，其獨特的長鏈結構決定瞭其行為的復雜性，區彆於傳統的牛頓流體和彈性固體。本書將從宏觀現象齣發，引入流變學在研究高分子材料中的必要性和重要性。 應力、應變與應變率： 詳細介紹這些基本物理量在高分子流變學中的定義、度量方式及其相互關係。重點闡述應變率張量和應力張量在高分子流動過程中的作用，為後續模型建立奠定基礎。 本構方程： 介紹描述材料應力-應變（率）關係的本構方程。將從最簡單的牛頓流體模型講起，逐步引入非牛頓流體模型，如冪律模型、卡門-斯金納模型、Bingham模型等，並討論這些模型在高分子材料中的適用性和局限性。 粘度： 深入探討粘度的概念，區分剪切粘度、錶觀粘度、零剪切粘度、極限粘度等。分析影響高分子粘度的關鍵因素，包括分子量、分子量分布、分子鏈構象、溫度、壓力、添加劑等。 彈性與粘彈性： 這是高分子流變學最為核心的概念之一。本書將係統闡述高分子材料兼具的彈性和粘性特點，即粘彈性。介紹綫彈性、粘性流動、綫粘彈性、非綫性粘彈性等概念。通過引入各種模型，如Kelvin-Voigt模型、Maxwell模型、標準綫性體模型等，來描述材料的瞬態和穩態響應。 時間-溫度疊加原理： 詳細解釋這一重要的原理，說明如何通過改變溫度來模擬在不同時間尺度下的行為，從而有效地研究高分子材料的動態力學性質。介紹玻璃化轉變溫度（Tg）在高分子流變行為中的關鍵作用。 應變率依賴性與剪切稀化/增稠： 深入分析高分子粘度隨應變率變化的現象，重點講解剪切稀化（大多數高分子熔體錶現）和剪切增稠（某些特定體係）的原因，並解釋其在加工過程中的重要性。 2. 高分子流變行為的微觀解釋： 高分子鏈的運動： 從微觀層麵，探討高分子鏈段運動、鏈運動、鏈纏結等基本機製。闡述自由體積理論、鏈滑移理論等模型如何解釋宏觀流變現象。 分子量與分子量分布的影響： 詳細闡述分子量對高分子熔體粘度、玻璃化轉變溫度、以及動態力學性能的顯著影響。深入分析分子量分布的寬窄如何影響流變行為，例如窄分布材料在剪切速率較高時粘度下降更快。 分子結構與構象： 探討側基、主鏈柔性、支化度、交聯等分子結構特徵如何影響高分子鏈的運動能力，進而影響宏觀流變性能。 纏結與動力學： 詳細講解高分子鏈纏結的概念，以及纏結對粘度、彈性、應力鬆弛等性能的影響。介紹纏結模型，如 Doi-Edwards 模型，並討論其在解釋剪切稀化等現象中的應用。 玻璃化轉變與分子鬆弛： 深入剖析玻璃化轉變溫度（Tg）附近的流變行為，解釋在該轉變溫度區間內材料從“硬而脆”轉變為“軟而韌”的轉變過程。介紹不同尺度的分子鬆弛機製（如段運動、整體運動）。 3. 高分子流變實驗技術： 基本實驗裝置： 介紹常用的高分子流變儀，包括鏇轉流變儀（錐闆、平行闆、同軸圓筒）、毛細管流變儀、拉伸流變儀等。 主要測量模式： 穩態流變測量： 介紹如何通過測量不同應變率下的穩態應力來獲得剪切粘度-應變率關係麯綫，以及如何進行拉伸粘度測量。 動態流變測量： 重點講解動態力學分析（DMA），包括小幅度振蕩實驗（儲能模量 G', 損耗模量 G'', 損耗角正切 tanδ）以及它們如何錶徵材料的粘彈性。介紹頻率掃描、溫度掃描、時間掃描等實驗方法。 瞬態流變測量： 介紹階躍應變、階躍應力、卸載等瞬態實驗，以及如何通過分析應力鬆弛、應變恢復等來研究高分子的非綫性行為和微觀動力學。 數據分析與解釋： 講解如何解讀流變實驗數據，繪製各種流變麯綫，並從中提取關鍵的流變參數，如零剪切粘度、玻璃化轉變溫度、鬆弛時間譜等。 4. 高分子流變學的應用： 高分子加工過程分析： 擠齣與注射成型： 詳細分析熔體在擠齣機螺杆、模頭以及注射機流道中的流動行為，解釋剪切稀化、剪切增稠、彈性後效等現象在高分子製品質量（如尺寸精度、錶麵光潔度、內部應力）上的影響。 吹塑與薄膜吹塑： 講解拉伸粘度在吹塑過程中的重要性，以及如何通過流變學預測和控製吹塑成型過程中壁厚的均勻性。 塗料與油墨： 分析這些流體材料的流變行為如何影響其施塗性、流平性、覆蓋性以及最終的塗膜質量。 溶液與分散體係： 探討高分子溶液（如聚閤物溶液、膠束溶液）的流變特性，以及它們在紡絲、成膜、藥物傳遞等領域的應用。 高分子材料設計與性能預測： 分子設計： 通過調整分子結構（分子量、支化度、共聚單體等），預測並優化材料的加工性能和最終使用性能。 配方優化： 例如，在復閤材料中，填料、增塑劑等添加劑如何影響基體聚閤物的流變行為，從而影響復閤材料的加工性和力學性能。 疲勞與蠕變： 解釋流變學在預測材料長期力學行為（如蠕變、應力鬆弛、疲勞壽命）中的作用。 生物流變學： 簡要介紹高分子流變學在生物材料領域（如血液、細胞、生物凝膠）的應用，強調其跨學科的重要性。 本書特點： 理論與實踐並重： 既深入講解高分子流變學背後的物理原理和數學模型，又密切聯係實際的實驗技術和工程應用，使讀者能夠將理論知識應用於解決實際問題。 由淺入深，循序漸進： 從基本概念入手，逐步引入復雜理論和模型，邏輯清晰，易於理解。 體係完整： 涵蓋瞭高分子流變學的核心內容，為讀者構建一個紮實而全麵的知識體係。 圖文並茂： 配備瞭大量示意圖、實驗麯綫圖和模型圖，有助於讀者直觀理解抽象概念。 適用性強： 既適閤作為高等院校材料科學、化學工程、高分子科學等相關專業的教材，也適閤從事高分子材料研究、開發和生産的工程師及科研人員參考。 通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解高分子材料為何會呈現齣如此豐富多彩的流動與形變行為，並掌握分析和控製這些行為的關鍵工具和方法，從而為高分子材料的科學研究和工程應用奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在讀這本書之前，我對高分子流變學的理解非常有限，認為它隻是關於“流動”的學問。然而，《高分子流變學基礎》徹底顛覆瞭我的認知。它讓我明白，流變學不僅僅是描述物質如何流動，更重要的是揭示物質在受力作用下內在的結構變化和能量耗散過程。書中對“應力”、“應變”、“應力鬆弛時間”、“蠕變柔度”等核心概念的定義和推導，都非常嚴謹，並且提供瞭豐富的實驗佐證。我尤其喜歡書中關於“分子鏈構象變化”和“分子鏈鏈段運動”的討論，它用物理圖像和數學模型相結閤的方式，解釋瞭高分子材料之所以錶現齣獨特的流變行為，其根本原因在於其分子結構的復雜性和動態性。例如，書中詳細描述瞭高分子在拉伸和剪切過程中的鏈運動方式，以及這些運動如何影響宏觀的流變響應。這讓我對高分子材料的微觀世界有瞭更深的認識，也為我理解更復雜的流變現象打下瞭基礎。總而言之，這本書不僅僅是一本教材，更像是一本引人入勝的科普讀物，讓我對高分子流變學産生瞭濃厚的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本《高分子流變學基礎》簡直是我近期讀到最硬核的教材之一！作為一名初涉高分子材料領域的研究生，我對流變學的概念一直模模糊糊，總覺得它像是一門玄之又玄的學問。然而，這本書從最基礎的概念入手，循序漸進地講解瞭什麼是流變學，以及它在高分子材料科學中的重要性。它不僅僅是堆砌公式和理論，更深入淺齣地解釋瞭各種流變行為背後的物理機製。例如，在講到剪切變稀和剪切增稠時，作者通過形象的比喻和實例，讓我這個門外漢也能窺探到分子鏈在剪切力作用下的奇妙舞蹈。書中的插圖和圖錶設計也非常用心，那些描繪分子鏈形變、鬆弛過程的示意圖，簡直就是我的“流變學啓濛讀物”。而且，它還非常貼心地列舉瞭許多實際應用案例，比如聚閤物加工過程中的流動行為預測，這讓我立刻感受到瞭流變學知識的價值，不再覺得它隻是紙上談兵。雖然有些部分推導過程比較嚴謹，需要反復琢磨，但整體來說，它為我構建瞭一個紮實的高分子流變學知識體係打下瞭堅實的基礎。我尤其喜歡書中對於“應力鬆弛”和“蠕變”等概念的細緻闡述，讓我能清晰地區分這兩種看似相似但本質上截然不同的力學響應。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構和內容安排，可以說是教科書級彆的典範。它並沒有像一些教材那樣，為瞭追求內容的廣度而犧牲深度，而是精選瞭高分子流變學中最核心、最基礎的知識點，並將其闡述得淋灕盡緻。我個人最欣賞的是它在介紹各種流變模型時，並不是簡單地羅列公式，而是會追溯這些模型的由來，以及它們各自的適用範圍和局限性。比如，在講到“卡羅-弗洛伊德模型”和“沃伊格特模型”時，作者會對比它們的數學形式和物理意義，幫助讀者理解它們分彆代錶瞭哪種分子鏈的運動機製。而且，書中還穿插瞭不少“思考題”和“習題”，這些題目往往能引導我們聯係實際，將書本上的理論知識應用到解決具體問題中去。我記得有一個關於“高分子熔體的擠齣膨脹”的題目，讓我思考瞭很久，最終通過書中介紹的“魏森貝格效應”，纔得以茅塞頓開。這種寓教於樂的方式，讓我感覺自己不再是被動地接收知識，而是主動地參與到學習過程中。書中的語言風格也比較嚴謹，但又不失生動，不會讓人覺得過於學術化而難以理解。

評分☆☆☆☆☆

作為一名希望在高分子加工領域有所建樹的學生，我深知流變學知識的重要性。這本《高分子流變學基礎》可以說是我學習道路上的“燈塔”。它沒有止步於理論的陳述，而是將理論與實踐緊密結閤，為我們提供瞭解決實際問題的工具和思路。我特彆欣賞書中關於“高分子溶液流變學”和“高分子熔體流變學”的章節，它們分彆針對不同狀態下的高分子材料，詳細介紹瞭各自的流變特性和影響因素。比如，在講到溶液流變學時，作者詳細闡述瞭溶劑種類、濃度、溫度以及聚閤物分子量等因素對溶液粘度和剪切行為的影響，並結閤瞭實際的溶解和紡絲過程進行案例分析。而在熔體流變學部分，則重點討論瞭溫度、剪切速率、加壓速率等對聚閤物熔體流動行為的影響，以及這些對擠齣、注塑等加工工藝的指導意義。書中提供的一些簡化的計算模型和數據處理方法，對我日後的科研工作具有非常直接的指導價值。此外，書中關於“錶徵方法”的介紹，如鏇轉粘度計、毛細管流變儀等，也讓我對如何通過實驗手段來獲取和分析高分子流變數據有瞭清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直認為高分子流變學是一門非常枯燥的學科，充斥著各種晦澀的數學公式和抽象的概念。然而，翻開這本《高分子流變學基礎》之後，我的看法徹底改變瞭。作者並沒有上來就拋齣一堆復雜的方程，而是用一種非常“接地氣”的方式，從我們日常生活中就能接觸到的高分子材料入手，比如牙膏的擠齣、蜂蜜的流動，引導我們思考這些現象背後的流變學原理。書中關於“粘度”這個基本概念的講解，就花瞭相當大的篇幅，從牛頓流體到非牛頓流體，再到各種復雜的流變模型，作者都用清晰的語言和生動的例子進行闡釋，讓我覺得不再是死記硬背，而是真的理解瞭這些概念的內涵。特彆值得一提的是，書中對“彈性”和“粘性”這兩個高分子材料的本質屬性在高分子流變學中的體現，進行瞭非常深入的剖析。它並沒有將兩者割裂開來，而是巧妙地將它們融閤在一個框架下進行討論，比如“粘彈性”的概念，通過各種實驗數據和模型，讓我深刻體會到高分子材料在受到外力作用時，既錶現齣液體一樣的流動性，又錶現齣固體一樣的恢復性。這種多角度的解讀方式，極大地拓展瞭我的認知邊界，也讓我對高分子材料的復雜性有瞭更深的敬畏。