高分子熔體或溶液具有黏彈性,即在變形時(shí)會(huì)有黏性損耗,流動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生彈性記憶效應(yīng)。從概念上來(lái)說(shuō),這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中,非線性黏彈性也是高分子材料流變學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。值得注意的一點(diǎn)是高分子熔體或溶液的彈性,與我們常規(guī)意義上所說(shuō)的高分子的本體彈性有些不同。比如橡膠類材料交聯(lián)后,在常溫下具有高彈性,這種高彈性來(lái)自于高彈態(tài)下高分子的鏈段運(yùn)動(dòng),并且因?yàn)榻宦?lián)網(wǎng)絡(luò)的,形變可以完全恢復(fù)。而高分子熔體或溶液的彈性,或者處于黏流態(tài)下的高分子的彈性,其發(fā)生總是伴隨不可逆的黏性流動(dòng),也因此稱之為黏彈性;其原理與高分子纏結(jié)形成的不完善的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān),這種網(wǎng)絡(luò)也不同于交聯(lián)橡膠網(wǎng)絡(luò)。
所謂線性黏彈性,是指高分子在小變形下的流變行為。上海保圣RH-30旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)試高分子的動(dòng)態(tài)黏彈性(交變的 應(yīng)力、應(yīng)變),就是測(cè)試其在小振幅、小形變下的線性黏彈性。這里提到的動(dòng)態(tài)黏彈性的測(cè)試,與穩(wěn)態(tài)剪切流場(chǎng)中的流變測(cè)試有差異,測(cè)試采用的是振蕩模式,即設(shè)定一個(gè)應(yīng)變,以不同的振蕩頻率對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描,這里不同的振蕩頻率類似于穩(wěn)態(tài)掃描時(shí)的剪切速率。此應(yīng)變值的確定通常是通過(guò)固定掃描頻率后對(duì)材料進(jìn)行應(yīng)變掃描得到的,所取的應(yīng)變值應(yīng)處于線性黏彈區(qū),即熔體結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞的區(qū)域。動(dòng)態(tài)黏彈性的測(cè)量可以同時(shí)得到黏性行為參數(shù)和彈性行為參數(shù),包括儲(chǔ)能模量、損耗模量、復(fù)數(shù)黏度和動(dòng)態(tài)黏度等;除此以外,運(yùn)用時(shí)溫等效原理可以擴(kuò)大測(cè)量的頻率范圍。
非線性黏彈性研究的是大變形、長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力作用下高分子液體的流變行為,如毛細(xì)管流變儀測(cè)試剪切黏度,研究的就是非線性黏彈性中的黏性行為,且屬于穩(wěn)態(tài)黏彈性。大多數(shù)高分子液體屬于假塑性流體,其流動(dòng)過(guò)程中存在剪切變稀現(xiàn)象。關(guān)于高分子液體非線性黏彈性的另一個(gè)重要組成部分──彈性效應(yīng),其表現(xiàn)更為多樣,原理也更為復(fù)雜。高分子液體的彈性效應(yīng)可以用一些特定的物理量來(lái)定量描述,比如擠出脹大比、口型出口壓力降、入口壓力降、法向應(yīng)力差、拉伸黏度等。