聚乙烯木塑复合材料的流变性能研究开题报告

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1. 研究目的与意义

流变学是研究材料的流动和变形的科学，它是一门介于力学、化学、物理与工程科学之间的新兴交叉学科（这里说的材料既包括流体形态，也包括固体形态的物质）。一般情况下，实际材料往往表现出非理想弹性，亦非理想粘性的力学性质。如沥青、粘土、橡胶、石油、蛋清、血浆、食品、化工原材料、泥石流、地壳，尤其是形形色色高分子材料和制品。它们既能流动，又能变形；既有粘性，又有弹性；变形中会发生粘性损耗，流动时又有弹性记忆效应，粘弹性结合，流变性并存。对于这类材料，仅用牛顿流动定律或虎克弹性定律已无法全面描述其复杂力学响应规律，必须发展一门新学科流变学对其进行研究。流动与变形又是两个紧密相关的概念。在时间长河中，万物皆流，万物皆变。流动可视为广义的变形，而变形也可视为广义的流动。两者的差别主要在于外力作用时间的长短及观察者观察时间的不同。

流变学出现在20世纪20年代，学者们在研究橡胶、塑料、油漆、玻璃、混凝土，以及金属等工业材料；岩石、土、石油、矿物等地质材料；以及血液、肌肉骨骼等生物材料的性质过程中，发现使用古典弹性理论、塑性理论和牛顿流体理论已不能说明这些材料的复杂特性。于是就产生了流变学的思想。

对于聚乙烯来说，聚乙烯基本分为三大类,即低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)和线型低密度聚乙烯(lldpe)。三种聚乙烯具有不同的支化程度，研究支化结构对其性能造成的影响一直是研究者感兴趣的课题。

2. 国内外研究现状分析

流变学是研究物质的流变与变形的学科。早在两千多年前，我们的祖先就有了材料变形的认识和历史记载。然而，流变学作为一门独立的学科却是非常近代的事情。1929年，美国率先成立了流变学并创办了会刊；1932年荷兰成立了粘度协会，并于1950年改名为流变学学会；1940年英国成立了流变学家俱乐部，同样于1950年改名为流变学学会；之后，德国、法国、日本、以色列、印度等国家先后成立了流变学会。1945年12月国际联合会（inter,council of scientific unions）组织了一个流变学联合委员会，它就是1953年组建的国际流变学委员会的前身，并分别于1973年和1974年被接纳为国际纯粹和应用化学联合会、国际理论和应用力学联合会的分支机构。截止到2000年，国际流变学会共有22个成员国；到2004年，为23个，新增加的是葡萄牙。我国是于1988年加入国际流变学会的。

流变学是介于物理、化学、力学、医学、生物和工程技术之间的一门边缘交叉学科。据不完全统计，由它所衍生的分支学科有20多个。按它所研究的流变对象划分有：非牛顿流体流变学、粘弹性流变学、高聚物流变学、多相流变学、含缺陷物体流变学、石油流变学、生物流变学、地质流变学、岩土流变学、食品、化妆品和药品流变学、血液流变学和电磁流变学等；按物质的的流变过程划分有：流变断裂学、流变冶金学、铸造流变学和材料加工流变学；按研究方法划分有：理论流变学、计算流变学、实验流变学；按行业划分有：工业流变学、农业流变学；按流变物质的尺度划分有：宏观流变学、细、微观流变学、纳米流变学以及跨尺度流变学等等。

自从流变学委员会成立以来，我国举行了多次研讨会，在各个不同的领域开展流变学的理论和研究，均对我国流变学学科的发展起到了积极地推动作用。2006年，我国在上海成功的主办了亚太地区第四届流变学国际学术会议，有来自20多个国家或地区的200多名代表出席，交流流变学研究领域的最新成果，所有这些都标志着我国流变学研究经过20多年的发展，已经进入成年期，正在冲出亚洲，走向世界。

3. 研究的基本内容与计划

利用单螺杆挤出毛细管流变仪测试研究不同配方的聚乙烯木塑复合材料熔体的不稳定流动以及熔体破裂现象，测定熔体表观剪切粘度、法向应力差、熔体密度等流变学参数；利用密炼转矩流变仪流变仪测试研究木塑材料的流动、塑化、热、剪切稳定性；利用动态热机械分析仪（DMA）测试木塑材料的储能模量（刚性）、损耗模量（阻尼）、粘弹性、蠕变与应力松弛、玻璃化转变、软化温度、二级相变等参数。

4. 研究创新点

本实验需要使用到流变仪，我们常用的流变仪有四种，分别是毛细管流变仪、界面流变仪、转矩流变仪和旋变流变仪。毛细管流变仪既可以测定聚合物熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系，又可以根据挤出物的直径和外貌以及在恒定应力下通过改变毛细管的长径比来研究熔体的弹性和不稳定流动（包括熔体破裂）现象。用密炼转矩流变仪流变仪测试研究木塑材料的流动、塑化、热、剪切稳定性。