高分子材料流动现象概览与解析

很久以来，流动与变形是属于两个范畴的概念，流动是液体材料的属性，而变形是固体材料的属性。液体流动时表现出黏性行为，产生永久变形，形变不可恢复并耗散部分能量。而固体变形时表现出弹性行为，其产生的弹性形变在外力撤销时能够恢复，且产生形变时储存能量，形变恢复时还原能量，材料具有弹性记忆效应。
通常液体流动时遵从牛顿流动定律——材料所受的剪切应力与剪切速率成正比（σ=ⴄ₀Ẏ），且流动过程总是一个时间过程，只有在一段有限时间内才能观察到材料的流动。而一般固体变形时遵从胡克定律——材料所受的应力与形变量成正比（σ=Eε），其应力、应变之间的响应为瞬时响应

但是对于形形色色的高分子材料来说，它们既能流动，又能变形；既有黏性，又有弹性；变形中会发生黏性损耗，流动时又有弹性记忆效应，黏弹性结合，流变性并存。这也是高分子材料不同于金属和无机非金属材料最重要的一个本质区别。

作为一个从事注塑行业的技术人员，需要对我们自己所设计，分析及生产的产品所使用的材料有一个深刻的认识，材料有什么样的特性，是怎么流动的，流动的规律是什么，能否控制或利用这种流动规律来实现我们想要达成的目标呢？这是需要我们孜孜不倦地进行研究的。这里介绍几种常见的具有高分子特征的流变现象。

1. 高黏度与“剪切变稀”行为

一般低分子液体的黏度较小，温度确定后黏度基本不随流动状态发生变化，如室温下的H₂O的黏度约为10^-3Pa·s，而高分子液体的黏度一般很高，一般在10²~10⁴Pa·s，表1中列出了部分高分子熔体零剪切黏度ⴄ₀的参考值。另外对于大多数高分子材料液体而言，即使温度不发生变化，黏度也会随剪切速率（或剪切应力）的增大而下降，呈现典型的“剪切变稀”行为。