流变技术在高分子表征中的应用:如何正确地进行剪切流变测试

流变学是高分子加工和应用的重要基础,流变学表征对于深入理解高分子流动行为非常重要,获取的流变参数可用于指导高分子加工.本文首先总结了剪切流变测试中的基本假设:(1)设置的应变施加在样品上,(2)应力来源于样品自身的响应和(3)施加的流场为纯粹的剪切流场;之后具体阐述了这些假设失效的情形和所导致的常见的实验错误;最后,通过结合一些实验实例具体说明如何培养良好的测试习惯和获得可靠的测试结果.     

聚合物体系拉伸流变行为的表征及研究进展

聚合物的拉伸流动在吹膜、纺丝、热成型等加工中扮演着支配的角色,因此掌握聚合物熔体在拉伸条件下的流动行为对于控制和预测其加工性能具有重要意义。相对于剪切流动,拉伸粘度对于大分子的结构、填充粒子的各向异性、共混物中两相的结构等更加敏感。本文简要介绍了当前用于拉伸流变研究的常用装置及其原理,并举例描述了单一组分聚合物、聚合物纳米复合材料和聚合物共混物等体系拉伸流变研究的现状和成果,最后指出了当前拉伸流变研究领域存在的一些不足之处并进行了展望。     

支化聚合物的熔体流变特性

从支化聚合物的流变特性表征以及分子结构和温度对其流变行为的影响三个方面综述了支化聚合物的流变特性，长链支化结构明显延缓了整个高分子的松驰过程，这集中表现在剪切条件下的应变软化和拉伸条件下的应变硬化，而且，长链支化使得时－温等效原理不再有效，对温度的依赖性也表现出一定的复杂性，改进蛇行理论和耦合模型可以解释部分实验结果，但又都存在不足，因此，对于支化聚合物独特的流变行为，还需进一步的深入研究。     

聚合物长支链的流变学表征方法

在聚合物中引入长支链能够显著地提高熔体强度,改善聚合物在拉伸流场中的加工性能,因此对长支链的表征显得十分重要。流变学被证实是一种非常有效且敏感的表征手段,近来受到普遍关注。本文总结了近年来国内外关于长支链聚合物流变学表征研究的最新进展,比较了不同类型流场下对长支链的流变学判断方法,尽量结合高分子链段分子结构解释了各种表征现象的含义,阐述了借助流变学对大分子拓扑结构的定性表征以及对长支链含量的定量表征方面的应用。     

CNTs/ABS复合材料流变及拉伸性能研究

以碳纳米管(CNTs)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)为原料,通过熔融共混法制备CNTs/ABS复合材料,利用旋转流变仪研究其流变行为、拉伸试验机研究其拉伸性能,并得出部分适宜的加工工艺以期为今后实际生产提供参考.结果 表明:复合材料的黏度随温度的上升而下降,且有明显的剪切变稀行为;CNTs的加入会提高复合材料的流动...     

动态力学分析技术在类玻璃高分子性能表征中的应用

类玻璃高分子因结合了热塑性材料可塑形变的能力以及热固性材料永久定型的特征,目前在高分子研究领域备受青睐。采用动态力学分析技术可深入研究此类材料的动态黏弹性和流变行为,建立类玻璃高分子交联网络、动态键等结构与材料性能间的关系。本文重点阐述动态力学分析技术在类玻璃高分子的动态黏弹性、交联网络结构、流变行为、膨胀及形状记忆行为等方面的表征应用,为此类材料的结构设计、性能评价以及加工应用等从测试表征角度提供参考。     

高分子复杂体系的结构与流变行为

流变学测试对非均相体系的结构变化具有敏感响应,被认为是表征多相/多组分聚合物体系结构与性能极为有效的方法.本文主要依据作者及其合作者的工作,对近年来围绕非均相体系形态结构与流变响应所开展研究的最新结果进行了总结和评述,涉及LCST型高分子共混体系的相形态与黏弹松弛、嵌段共聚物的微结构与线性/非线性黏弹行为、聚烯烃剪切诱导结晶时间尺度与流变响应、填充聚合物体系的结构性能和流变行为.对多相/多组分高分子共混体系形态结构演变的特征流变响应的充分认识,将有助于优化非均相体系的形态结构与最终力学性能.     

非缠结缔合高分子的熔体拉伸性能

缔合高分子是指链间具有吸引作用(如离子键、氢键作用)的高分子.理解缔合高分子的熔体拉伸性能对于缔合高分子材料的开发和加工成型具有重要的指导意义.本综述聚焦本课题组在非缠结缔合高分子熔体拉伸行为研究中的最新进展,对熔体拉伸行为进行分类(如脆性行为、韧性行为和超韧性行为),并进一步总结了熔体拉伸行为对于缔合程度、缔合强度和缔合种类的依赖性.研究表明,脆韧行为不仅取决于拉伸流场下缔合网络结构的破坏,而且取决于网络结构破坏后的重整行为.     

TLCP/PEI共混体系的流变特性与结构关系的研究

研究了VectraA950/PEI共混体系多层次结构与共混体系动态流变特性的关系.在研究液晶高分子的动态流变特性时,引入Palierne模型对动态实验结果进行预测.结果表明,TLCP分散相在高频时偏离了球形,导致Palierne模型拟合的结果与TLCP/PEI共混体系的实验结果在高频时不吻合.这与VectraA950/PEI共混体系中多层次结构在动态流场中的流变响应有关:在频率偏高时,液晶高分子取向不能完全松弛,易于形成各向异性结构,在流场作用下,易产生大形变;由于液晶高分子液滴的回缩过程很慢,在频率偏高时,产生的大形变不易回复,所以保留了纤维结构.     

高分子材料加工在线检测研究进展

在线检测是在加工生产线上实现对材料连续检测的技术,而且不对加工过程产生干扰.快速有效的在线检测技术可以减少原料的浪费.提高制品性能.提升市场竞争力,因此,高分子材料加工的在线检测与控制技术成为近年来研究的热点.本文介绍了流变学、光学和声学等技术在线检测高分子材料加工中的流变行为、材料结构的变化、熔体在加工设备中停留时间...     

嵌段共聚物熔体流变行为研究进展

微相分离的结构特点赋予了嵌段共聚物很多优异的性能,使其广泛应用于汽车部件及工具手柄、电线电缆包皮或绝缘带、医疗制品及食品容器、密封胶、粘合剂、涂料以及聚合物共混改性等领域。聚合物流变特性直接关系到材料加工参数的选择以及产品最终性能,是聚合物结构设计、材料加工参数优化选择及拓展产品应用领域的理论基础。本文对嵌段共聚物的熔体流变行为进行了综述,着重介绍了与嵌段共聚物特殊结构相对应的流变特性,以及流变特性与相行为之间的关联,并提出了嵌段共聚物熔体流变行为研究的前沿与重点。     

高分子材料支化结构与流变性的联系串讲北大核心CSCD

高分子链结构为直链型或支化型以及高分子支链的形态、多寡和长度对材料的剪切黏度、黏流活化能、熔体破裂现象等流变性能有显著影响,且与高分子材料成型加工行为密不可分。本文以串讲方式讨论了高分子材料支化结构与流变性能之间的联系。理解、串并、归纳和总结高分子支化结构与流变性之间的联系有利于使学生更加深刻领会《聚合物流变学》课程中高分子材料结构与性能间的关系,串联高分子物理、聚合物流变学、高分子材料成型加工系列专业课程知识。     

示差扫描量热法进展及其在高分子表征中的应用

示差扫描量热法(DSC)是表征材料热性能和热反应的一种高效研究工具,具有操作简便、应用广泛、测量值物理意义明确等优点.近年来DSC技术的发展大大拓展了高分子材料表征的测试范围,促进了对高分子物理转变的热力学和动力学的深入研究.温度调制示差扫描量热法(TMDSC)是DSC在20世纪90年代的标志性进展,它在传统DSC的线性升温速率的基础之上引入了调制速率,从而可将总热流信号分解为可逆信号和不可逆信号两部分,并能测量准等温过程的可逆热容.闪速示差扫描量热法(FSC)是DSC技术近年来的创新性发展,它采用体积微小的氮化硅薄膜芯片传感器替代传统DSC的坩埚作为试样容器和控温系统,实现了超快速的升降温扫描速率以及微米尺度上的样品测试,使得对于高分子在扫描过程中的结构重组机制的分析以及对实际的生产加工条件的直接模拟成为可能.本文从热分析基础出发,依次对传统DSC、TMDSC和FSC进行了介绍,内容覆盖其发展历史、方法原理、操作技巧及其在高分子表征中的应用举例,最后对DSC未来的发展和应用进行了展望.本文希望通过综述DSC原理、实验技巧和应用进展,帮助读者加深对DSC这一常用表征技术的理解,进一步拓展DSC表征高分子材料的应用.     

流场驱动高分子链迁移穿过微通道的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学模拟方法研究了高分子链在流场驱动作用下迁移穿过微通道过程中的链构象变化和动力学行为.在足够大的流场力驱动作用下,高分子链在沿着流场方向逐渐被拉伸,从而能够穿过管径小于其自身尺寸的微通道.耗散粒子动力学模拟结果表明高分子链的迁移过程主要分为3个步骤:(1)在流场驱动作用下,高分子链漂移并逐渐靠近微通道入口;(2)高分子链逐渐调整自身构象,并使其部分进入微通道;(3)高分子链成功穿过微通道.同时,模拟还发现当高分子链尺寸大于微通道细管道管径时,高分子链穿过微通道所需的平均迁移时间随着流量的增加而逐渐减小.此外,为了研究高分子链刚性对高分子链穿过微通道的影响,模型中还引入了蠕虫状高分子链模型.模拟结果发现,高分子链的链刚性越强,其迁移穿过微通道的时间越长.     

高分子材料支化结构与流变性的联系串讲

高分子链结构为直链型或支化型以及高分子支链的形态、多寡和长度对材料的剪切黏度、黏流活化能、熔体破裂现象等流变性能有显著影响,且与高分子材料成型加工行为密不可分。本文以串讲方式讨论了高分子材料支化结构与流变性能之间的联系。理解、串并、归纳和总结高分子支化结构与流变性之间的联系有利于使学生更加深刻领会《聚合物流变学》课程中高分子材料结构与性能间的关系,串联高分子物理、聚合物流变学、高分子材料成型加工系列专业课程知识。     

共轭高分子的精准合成

共轭高分子由于带隙容易调控、柔性、可溶液加工等优异性能，在有机光电领域具有重要的应用前景.然而，聚合物普遍存在批次重现性差、结构缺陷多等问题，限制了聚合物的应用及发展.本文总结了聚合物的结构缺陷，通过回顾本课题组以及国内外同行近几年的前沿工作，详细分析了共轭高分子材料均聚结构缺陷产生的原因和机理，同时介绍了目前较为常用的表征结构缺陷的方法，以及此类缺陷对器件性能的影响.另外，还分析了当前3种合成共轭高分子材料的经典方法：Stille、Suzuki和直接芳基化聚合反应，介绍了这些方法在聚合物精准合成方面的前瞻性方法学的最新成果，并对本领域的发展进行了展望.     

热致液晶高分子与聚碳酸酯原位复合材料的研究

<正> 热致液晶高分子(TLCP)是一种具有高强度、高模量和良好加工性能的新型高分子材料,在流场、温度场和应力场的作用下,易于取向,产生自增强效果.与工程塑料原位(insitu)复合,可以改善工程塑料的流变性能和加工性能,同时还可以提高工程塑料的力学     

二维相关红外光谱分析技术在高分子表征中的应用

二维相关红外光谱作为一种先进的光谱分析方法,具有提高谱图分辨率、解析动态过程等优势,近来在高分子表征中引起了越来越多的关注.高分子体系涉及了丰富的相互作用和复杂的结构,分子光谱是常用的表征手段,而借助二维相关光谱分析技术,能够有效识别精细结构、判别动态变化机制,从而显著丰富和完善分析结果 .本文重点围绕二维相关红外光谱,简述了发展历史和基本原理,随后结合实际过程,介绍了相关实验和分析技巧,最后列举了其在高分子表征中的典型应用,展示了二维相关红外光谱分析的特点,具体涉及温度响应高分子的响应机制、可拉伸离子导体中复杂相互作用、小分子在聚合物基质中的扩散、天然高分子的结构表征等研究.希望通过本文的介绍,能够帮助读者更好地理解二维相关光谱,进一步拓展其在高分子领域中的应用.     

微型加工设备在高分子材料综合实验教学中的应用

高分子材料的综合实验包含了分子聚合、性能表征、产物加工、样品测试四类实验,产物加工实验是承上启下的关键实验教学环节,有助于提升学生对高分子材料从聚合到样品应用的全流程认知程度,增强学生对理论知识与实际操作相互关系的理解,培养学生解决复杂工程问题的能力。某高校材料科学与工程国家级教学实验示范中心在高分子材料综合实验教学课程开设中,将自主研发的微型加工设备引入产物加工实验教学,构建了包含极限式加工工艺研究、对比式配方设计、独立-合作式操作加工设备,串联理论-测试-加工知识的特色实验教学模式。     

分析裂解技术在高分子研究中的进展

介绍了裂解同时衍生化和直接裂解－质谱等分析裂解技术，综述了近年来分析裂解技术在高分子表征、热分解机理、高分子加工等研究领域的主要进展。