评〈聚合物流变学〉

《Polymer Rheology: Theory and Pracrice》书评

材料学院郭宝春

1.前言

本书讨论的是一个快速发展的科学领域聚合物流变学研究变形影响下粘弹材料行为的科学。

流变学长期以来被认为是聚合物加工的理论基础，从这一点讲，很难完全估计流变学在实践中的作用。流变学对我们结合聚合物及其复合材料结构特征理解粘弹性本质起着重要的作用，这扩展了用流变方法表征各种材料的可能且极大地提升了这方面的研究兴趣。

聚合物体系的流变性能主要是在剪切和拉伸应变的条件下通过实验方法来研究。这部分因为聚合物加工的许多方面都与熔体的伸缩或剪切与拉伸应变的结合相关。

在研究中，可在剪切变形的周期条件或连续条件下进行，每一种条件都给出很多信息。在周期变形下，人们大多关注小变形条件，这种小变形不会改变聚合物体系的结构（即在线性变形条件区）。这时的粘弹性参数根据频率来测定。连续变形中包含了相当大的应变且伴随着聚合物结构中相当大的可逆和不可逆的变化。这种情形研究的重要性之一是估计表征闭合流道静态流体和失稳流体的参数。后者指材料离开流道壁、流出后形状扭曲甚至破碎等情形。比较小周期变形和连续变形下的参数可使我们能比较恒定结构和变化结构的聚合物体系的性质。

分析聚合物体系拉伸下的流变性能可以表示出聚合物在很宽应变范围下的行为。这种应变包括了线性、非线性的变形以及在破坏前的最大应变。由此，我们可以探求粘弹性、应力-应变和松弛特征之间的关系。

2.本书的几个特点

1. 本书包含的章节描述了各种聚合物、共混物、共聚物和填充聚合物粘弹行为理论、模型及实验描述的各种现代方法以及流变性能、物理机械性能和应力-应变性能的相互关系问题。本书特别讨论了最近几年俄罗斯科学家所取得的成就。所选的章节主题反映了流变科学和应用问题的不同方面。

2. 因为已有许多专论讨论各种流动聚合物的流变行为，所以该书仅浅显地分析这些内容。各种聚合物及含一种聚合物基体（不同化学结构、分子量、特性粘度、熔点等）的聚合物体系的性能和特征并不详细地加以比较，这里并不阐明各种例子。对特定的信息可参考所引的参考文献。

3. 该书的读者需具备流变学的基本知识。

4. 本书由于篇幅有限，仅关注当代最紧迫的问题，即聚合物共混物、共聚物、填充物等复合体系的流变行为的一般规律。

3.本书的主要内容

本书共包括五章。

第一章主要讨论了聚合物体系（各种聚合物、共混物、填充物）在不同变形条件下粘弹特征研究的现代理论方法和各种分析及数值计算方法。附录包括模拟程序的原型（Brownian动力学方法）、几何模拟（有限元方法）及测试的计算，表明了应用所讨论方法和手段的可能性和方便性。

第二章讨论宽温度范围和速率（或频率）内具有不同物理状态的流动聚合物体系的变形和松弛行为。主要关注的对象是流动聚合物体系的临界变形参数。一方面，这些参数包括决定聚合物体系从流体过度到橡胶态或皮革态过度条件的临界应力和临界应变；另一方面，这些参数包括表征聚合物体系初始状态的参数，即那些对应于零应变和零变形速率的参数，这些参数通过聚合物的初始粘度决定。

第三章和第四章讨论聚合物共混物和共聚物的粘弹性质，表明了它们流变行为的一般特征。聚合物共混在许多方面与共聚相似。所不同的是共混是通过物理方法获得而共聚是通过化学方法获得。讨论了一些典型的具有不同相容行为的共混物、共聚物的流变行为。讨论了应用模型方法的优点。

第五章分析了填充聚合物的流变行为。讨论了填充聚合物熔体粘弹特征与组分物理机械性能和应力-应变性质参数之间可能存在的关系。

本书馆藏索书号：O631/Y24