具体内容：流变学研究

流变学(Rheology)是研究材料变形与流动的科学。聚合物流变学是研究聚合物材料流动和变形的科学。Tanner^[5]指出，流变学的主要目标在于：①在从微观到宏观的多尺度上了解材料的特性；②建立符合实际的介观和宏观的本构模型，并且进行实验验证；③发展可靠的经济的实验方法和计算方法来应用这些知识。

聚合物流变学的定义没有考虑到材料活动的差别性和变形的差别性，也没有限定材料的本征特性，所以上述的定义是广义的、范围非常大。由于聚合物结构的多样性及其对力学响应的复杂性，聚合物流变学又分为结构流变学和加工流变学。结构流变学和加工流变学两方面的研究相互之间联系十分紧密，结构流变学提供的流变模型将为材料、模具和设备设计、优化工艺条件提供理论基础，而加工流变学研究的问题又为结构流变学的深化发展提供丰富的实践内容。

结构流变学又称微观流变学或分子流变学，用分子力学的方法研究材料微观结构，使用非平衡态热力学方法，确定流体黏度、法向应力和拉伸黏度等宏观测定量，确定大分子力学模型的各种参数之间的关系。主要研究聚合物材料奇异的流变性质与其微观结构——分子链结构、聚集态结构——之间的联系，以期通过设计大分子流动模型，获得正确描述聚合物材料复杂流变性的本构方程，沟通材料宏观流变性质与微观结构参数之间的联系，深刻理解聚合物材料流动的微观物理本质。

聚合物加工流变学属宏观流变学或唯象性流变学，主要研究与聚合物材料加工工程有关的理论与技术问题。具体研究加工工艺条件与材料黏弹流动性的关系，以及产品力学性质之间的关系，研究材料流动性质与分子结构和组分结构之间的关系、挤出胀大和熔体破裂等异常的流变现象发生的原因和克服办法，分析聚合物材料各种典型加工成型过程聚合物熔体的流变性能，分析研究多相聚合物体系的流变性规律，以及设备设计中遇到的种种与材料流动性和传热性有关的问题等。

在聚合物材料加工成型过程中，加工力场与温度场的作用不仅决定了材料制品的外观形状和质量，而且对材料链结构、超分子结构和织态结构的形成和变化有极其重要的影响，是决定聚合物制品最终结构和性能的中心环节。从这个意义上讲，应用数学的场论和应用流体力学是学习聚合物流变学必备的基础，没有一定的数学物理和非牛顿流体力学的基础无法学习流变学；分析聚合物材料流变行为成为研究聚合物材料结构和性能关系的核心环节之一，聚合物流变学已成为材料分子设计、材料设计、制品设计和加工设备设计的重要组成部分。

聚合物流变学作为一门新兴的研究材料结构与性能关系的科学，与聚合物科学的任一分支均有密切关系。对聚合物材料合成而言，流变学与聚合物化学结合在一起，流变性质通过与分子结构参数的联系成为控制合成产物品质的重要参数。对聚合物材料成型加工而言，流变学与高分子科学、材料科学结合在一起，成为设计和控制材料配方和加工工艺条件，以获取制品最佳的外观和内在质量的重要手段。对聚合物加工设备设计而言，聚合物流变学为设计提供了必需的数学模型和被加工材料的流动性质，是进行计算机辅助设计(CAD)的重要理论基础之一。随着聚合物材料领域的进步，特别是可用计算能力的指数级增长，已经在实现特定的加工产品性能方面取得重大进展，而不是通过反复试验，而是通过加工成型过程的数值模拟。

聚合物加工流变学的研究内容分为基础研究和应用研究两大类，前者侧重研究聚合物流变行为，后者侧重研究加工成型工艺的调控和优化加工设备。这两者相互之间的联系十分紧密，基础研究提供流变模型，为优化设备设计和工艺条件提供了理论基础；应用研究为基础研究提供了丰富的素材。基础研究是整个聚合物流变学体系的源头。与这两部分均有联系并自成体系的还有流变测量的问题，流变测量发展成为一门实验科学。

由于聚合物材料复杂的流动行为，在实验技术上和测量理论方面，流变测量都有许多值得研究的课题。在测量理论上，要建立不可直接测量的流变量与可测量的物理量之间恰当的数学关系。设计实验以保证测量的信息正确地可靠地反映材料在流动过程中黏弹性质的变化，并正确地分析测量误差并加以校正。使用测量的实验数据，合理地确定流体的本构关系。在确定物料本构方程时，基础研究、应用研究和流变测量这三种方法是互相补充的。

综上所述，聚合物流变学具体研究的内容可归纳为三大方面。(www.xing528.com)

(1)聚合物流变行为与物性参数的关系——流变本构方程

聚合物变形和流动用应力与应变的关系或应力与应变速率的数学式——本构方程来表示。聚合物材料参数影响聚合物的流变性能。因为聚合物的相对分子质量、分子结构、添加剂的性能和浓度直接影响聚合物流变性能，需要研究建立描述聚合物流变行为的数学模型，即建立描述聚合物物性的本构方程。考虑到不具备数学物理方程和流体力学基础的读者，本书将介绍流变学的数学物理基础、黏性流体动力学的数学表述，介绍聚合物流体流动的影响因素、流动特性和流变模型。

(2)聚合物流变行为与加工设备、加工工艺条件的关系

聚合物加工过程中，聚合物分子结构发生变化，其流变行为直接受压力、温度、转速、流量和化学环境的影响，需要研究聚合物流变行为与加工工艺条件的关系，优化加工工艺条件。因为不同的设备、不同的加工方法都直接影响聚合物流变性能。当聚合物材料的物性参数已经确定，需要研究聚合物材料流变行为与加工设备之间的关系，优化设备结构和模具的尺寸。本书篇幅有限，仅分析聚合物典型加工成型过程流体的流变行为，介绍聚合物加工成型过程流体流动的数值模拟的基础知识，为深入研究聚合物流变行为与加工设备、加工工艺条件的关系奠定必要的基础。

(3)聚合物流变性能的表征和测定方法

为了确定聚合物材料的物性参数，需要研究聚合物流变性能的表征和测定方法，学习各种流变仪的测量原理，制造或合理选择合适的测试仪器，学习使用流变测试仪器和正确的处理流变测试的数据。本书介绍流变仪测量的基本原理、选择和使用。

在实际工程中，上面介绍的几项研究的结果互相影响，不是孤立的，必须将几项研究内容有机结合，才能解决聚合物加工工程具体问题。经过多年的发展，我国已成为世界塑料制品的生产大国、消费大国和出口大国。统计数据显示，在世界排名中，我国塑料制品产量始终位于前列，其中多种的塑料制品已经位于全球首位。预计到2020年，我国将从塑料大国转向塑料强国。工程塑料行业是聚合物材料加工行业的子行业，属国家重点发展的新材料技术领域。与通用塑料相比，工程塑料在机械性能、耐热性、耐久性、耐腐蚀性等方面表现更优，而且加工方便并可替代金属材料，广泛应用于各个不同的领域。工程技术人员必须具备聚合物流变学的基本知识，才能攻克这些领域的技术难关，得以创新发展。

虽然我国塑料制品发展迅速，但是面临低端产能过剩、高端产品依赖进口等问题，亟须加快塑料加工业的转型升级，提高自主创新能力，努力缩小与发达国家高新生产技术之间的差距。一个聚合物科学工作者，尤其是从事聚合物材料工程的科技工作者，必须掌握有关现代聚合物材料流变学的基础理论知识，才能在日后激烈的科技竞争中立于不败之地。作为一门活跃的蓬勃发展的既有理论价值，又有实践意义的新兴学科，在聚合物材料科学中聚合物流变学的地位日趋重要。在聚合物科学和工业的飞速发展中，聚合物流变学知识的普及与深化已成必然之势。