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1、聚合物流变学(Rheology for Polymer)课程编号：07410156学 分：2学 时：32 （讲课学时：32）先修课程：高等数学，大学物理，高分子物理适用专业：高分子材料与工程教 材：高分子流变学基础，史铁钧、吴德峰著.北京：化学工业出版社，2011年4 月第一版一、课程的性质与任务：（-）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是面向高分子材料与工程高年级本科生的专业基础选修课，本课程的内容与高分子成型 加工、高分子工程、高分子物理等方向密切相关，是高分子材料专业学生进一步开展这些方向的深 入学习和研究的基础。本课程旨在介绍聚合物熔体流变学原理及其在加工过程中的专业应用
2、，通过研究热和力对聚合 物流体流动和变形的影响。使学生了解聚合物熔体的粘性流动、弹性效应及其流变测定法、守恒方 程和本构方程、流体在简单几何形状流道中的流动，以及挤出、注塑、压延和吹塑等成型过程中的 流动。另外，对挤出机、双辐机和密炼机的混合特性进行研究，使学生进一步掌握各种高分子材料 成型工艺。本课程的主要目的是使学生掌握相关流变学的思想，理解相关理论，并能够利用流变学相关理 论知识解决工程中遇到的实际问题。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目 标和能力目标。）课程目标1:掌握聚合物材料的独特流变学特征，并理解相关机理；课程目标2：掌握聚合物结构与其流变
3、学特征之间的关系；课程目标3：掌握流变学性能的相关测试及其原理；课程目标4：掌握影响聚合物流变学特征的各种因素，能够通过调控相关因素来控制流变行为。二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）（1）流变学的历史和现状（2）流变学的研究对象和方法（3）高分子材料典型的流变行为（4）流变学在高分子材料加工中的应用（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）通过学习使学生掌握聚合 物流变学的基本概念、内容和意义，了解聚合物流变学的发展历史， 懂得聚合物流变学的发展趋势和方向，了解聚合物流变学中的一些奇特现象以及理解产生这种特殊 的行为
4、的物理原因是什么。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）（1） 了解流变学的一些基本概念及思想；聚合物流变学相比于小分子流变学的不一样的地方是本章 的重点；（2）流变学的基本思想：静与动，弹性与粘性的转变，是本章的难点。第二章流变学基本概念（一）课程内容（1）流体形变的基本类型（2）标量、矢量和笛卡儿张量的定义（3）应力张量和应变张量（4）本构方程和材料函数（二）教学要求掌握流变学研究中的基本物理量，理解简单实验和应力与应变，弹性模量和柔量，剪切速率和 速度梯度，各种粘度的含义及法向应力差，了解本构方程的意义及建立聚合物液体流变本构方程基 本方法，从材料微元的分析中了解定量研
5、究聚合物流变性质的数学、力学方法，了解张量的意义及 应力、应变、应变速率的张量表示。（三）重点与难点（I）聚合物熔体流变过程中的粘弹性机理以及基本的物理参数是本章的重点；(2)基本的物理参数的物理意义是本章的难点。第三章高分子弹性(-)课程内容(1)线性弹性(2)非线性弹性(3)多相多组分体系(二)教学要求掌握虎克定律与弹性常数，线性弹性变形的特点，线性弹性的热力学分析，非线性弹性(橡胶弹 性)的特点，橡胶弹性的热力学分析，影响聚合物弹性模量的因素等。(三)重点与难点(1)线性弹性与非线性粘弹性是本章的重点；(2)非线性粘弹性的特征及其物理意义是本章的难点。第四章高分子粘性流体的流变模型(一)
6、课程内容(1)牛顿流体模型(2)广义牛顿流体(3)幕律流体模型(4)宾汉塑性流体模型(5)触变性流体(6)震凝性流体(7)黏弹性流体(二)教学要求了解简单剪切流动、牛顿定律与牛顿流体，线性粘性流动特点，了解非牛顿流体类别和非线性 粘性流动特点，掌握非牛顿流体的流动曲线分析，了解拉伸流动和拉伸粘度；掌握基本流变函数， 理解流动机理，理解聚合物液体流动时发生剪切变稀等奇异流变现象，能说明其奇异性。(三)重点与难点(1)重点：不同粘度的定义及物理意义；几种典型的非牛顿流体。（2）难点：理解流变现象中奇异弹性行为的本质来源；基律方程及非牛顿指数的应用。第五章高分子流体的流动分析（-）课程内容（1）高分
7、子流体在圆管中的流动（2）平行板间的压力流动（3）平行板间的拖曳流动（4）环形圆管中的压力流动（5）环形圆管中的拖曳流动（二）教学要求主要介绍牛顿和非牛顿流体的流动方式，如平板拖拽流动、圆管中的轴向流动、狭缝流动、同 轴双圆筒环隙中的周向流动、锥板间的旋转流动、平板圆盘间旋转拖拽流动及其它流动，使学生掌 握流动方式的分析和粘度的测定基础。（三）重点与难点（1）重点：牛顿和非牛顿流体的不同流动方式；（2）难点：不同流动方式的流动特征。第六章高分子流体流动的影响因素（一）课程内容（1）温度对黏度的影响（2）压力对黏度的影响（3）剪切速率对黏度的影响（4）分子量对黏度的影响变性质的分子量依赖性（5）
8、分子形状对黏度的影响（6）支化度对黏度的影响（7）添加剂的影响（8）黏度的时间依赖性（二）教学要求掌握各类条件和参数对聚合物液体剪切粘度的影响规律，包括：加工条件（温度、压力、剪切速 率、剪切应力），分子结构参数（分子量、分子量分布、支化度），配方参数（填充。增强剂、软化。增 塑剂）。掌握时温等效原理；理解动态粘弹性的定义，以及用途。（三）重点与难点（1）重点：不同因素对剪切粘度产生的影响及其原因；（2）难点：时温叠加法的应用及动态粘弹性与稳态粘弹性的异同。第七章流变仪的基本原理及应用（一）课程内容（1）毛细管流变仪（2）旋转流变仪（3）转矩流变仪（二）教学要求掌握毛细管流变仪的测量原理及方法
9、，各种旋转流变仪，落球粘度计的测量原理，聚合物粘弹 性的实验方法，高分子熔体弹性测试的意义，用常规流变仪测法向应力差的原理，用挤出胀大法、 出口压力法与孔穴压力法测第一法向应力差，转矩流变仪的原理和用途等，尤其对高压毛细管流变 仪的测量原理、数据处理方法（包括各种修正）、测量结果分析等有较好的理解，了解动态粘度的测量 （储能模量、损耗模量、复数模量、动态粘度、复数粘度、损耗因子等）。（三）重点与难点（1）重点：不同流变仪的工作原理，能够测量的参数；（2）难点：在流变仪的工作原理方面，会涉及到一些数学公式。第八章流体的运动方程及应用（一）课程内容（1）连续方程（2）动量方程（3）能量方程（4）加
10、工过程的数学分析（二）教学要求了解压延机辐间的流动、吹塑中的流动、吹模的自由表面流动、热成型片材的自由吹胀、密炼 机内的流动及其数学分析。（三）重点与难点（1）重点：不同加工设备中的流动及其数学分析；（2）难点：本章的数学公式较多，而且推导过程涉及到很多力学方面的知识，较复杂。第九章剪切诱导高分子结晶（一）课程内容（1）剪切诱导结晶的原理及研究历史（2）在溶液中发生的剪切诱导结晶（3）在熔体中发生的剪切诱导结晶（4）目前存在的争议（5）最新的研究进展（二）教学要求理解剪切诱导结晶的热力学原理；如何根据目前存在的争议提出自己的想法。（三）重点与难点（1）重点：理解剪切诱导结晶现象的热力学原理；目
11、前还存在的争议；相关的模拟工作；（2）难点：计算机模拟方法的优势；如何从实际问题中提炼出关键性因素，并利用自己学过的知识 对该问题展开分析和研究。三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标12注：L “类型”填验证性、综合性、设计性等;2. “要求”填必做、选做。实验L （实验名称）写明实验目标及要求。实验2：（实验名称）写明实验目标及要求。四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实验上 机课程 实践小 计第一章44讲授、演示1、2第二章22讲授、讨论1、3第二早22讲授、讨论1、2、3第四章44讲授、讨论1、2第五章6
12、6讲授、讨论4第八早66讲授、讨论、研究型 教学方法1、2、4第七章44讲授、讨论1、4第八章自学自学讨论1第九章44讲授、演示、讨论、研究型教学方法1、2合计3232注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现按照学生到课率、课堂讨论参与情况等评价， 按1。计入课程总成绩。10%平时作业课后每章完成相应习题，主要考核学生对每节 课知识点的复习、理解和掌握程度，计算全部 作业的平均成绩再按10%计入总成绩。20%期末考试考试为开卷考试，试卷题型可包括
13、名词解释 题、问答题及图形分析等类型。根据评分标准 计算得分并以卷面成绩的70%计入课程总成 绩。70%注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。3 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1高聚物流变学导论，王玉忠编.四川大学出版社，1993年第一版2聚合物流变学基础，顾国芳，浦鸿汀编著.上海：同济大学出版社，2000年1月第一版七、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）.本课程的实验要求见高分子专业综合实验实验教学大纲；1 .每次课后布置2-5条作业。另可布置一些思考题供学生理解教学内容。2017年9月24日