趙增華，陳晉南

(1. 遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院，遼寧 撫順 113001；2.北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，北京 100081)

0 前言

聚合物流變學(xué)是非牛頓流體力學(xué)在聚合物領(lǐng)域的應(yīng)用科學(xué)，聚合物流變測(cè)試技術(shù)是獲得聚合物材料流變特性的方法。聚合物的本構(gòu)方程描述其流變性能。在工業(yè)生產(chǎn)中，為設(shè)備設(shè)計(jì)和制造、工藝改進(jìn)和產(chǎn)品質(zhì)量提升提供最為直接的依據(jù)。聚合物材料加工方法、設(shè)備、工藝、樣品形狀尺寸千差萬(wàn)別，合理選擇測(cè)試的儀器、方法和條件是建立描述聚合物本構(gòu)方程的基礎(chǔ)。聚合物流變測(cè)量的目的大致分為3個(gè)方面[1]：物料流變性能的表征、工程流變學(xué)研究和設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)和指導(dǎo)流變本構(gòu)方程理論的發(fā)展。其中，物料流變性能的表征是最基本的流變測(cè)量任務(wù)。聚合物的分子量、分子量分布、交聯(lián)和填料性質(zhì)等等都直接影響材料的黏度、模量、柔量等流變性能。聚合物支鏈的密度、長(zhǎng)度、分布和結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，對(duì)其流變性能都有很大的影響。加工過(guò)程中，材料的性質(zhì)與流變性能更是直接相關(guān)。因此聚合物流變性能的表征對(duì)于材料加工和設(shè)備設(shè)計(jì)極其重要。2018年，《聚合物流變學(xué)及其應(yīng)用》[1]一書(shū)介紹了各種流變測(cè)試技術(shù)。聚合物材料、加工、裝配精度和傳感技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代聚合物流變測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。為深入探測(cè)聚合物的非線性黏彈特性，測(cè)試的技術(shù)也在發(fā)展，文本綜述聚合物流變測(cè)試的研究進(jìn)展。

1 剪切流變測(cè)試技術(shù)

流變儀的工作原理是基于牛頓內(nèi)摩擦定律。剪切形變的測(cè)試可分為動(dòng)態(tài)測(cè)試和應(yīng)力松弛或蠕變。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)量的儀器主要有轉(zhuǎn)子式流變儀，例如同軸圓筒流變儀、錐-板式流變儀和偏心平行板式流變儀（正交流變儀）等，儀器在振蕩模式下工作。在固定頻率下的動(dòng)態(tài)測(cè)試中，如果模量不隨應(yīng)變變化，測(cè)試得到的性質(zhì)為線性黏彈性，該測(cè)試稱為小幅度震動(dòng)剪切。如果模量隨應(yīng)變變化，測(cè)試得到的為非線性黏彈性，該測(cè)試稱為大幅度震動(dòng)剪切。

納米技術(shù)從微尺度的角度對(duì)材料特性的設(shè)計(jì)和改善提供了解決途徑，是聚合物發(fā)展的熱點(diǎn)之一。納米纖維素是一類理想納米材料。納米纖維素嵌套聚合物復(fù)合材料的流變行為與其含量密切相關(guān)。2015年, Li和Wu等[2]研究了纖維素納米纖維(CNFs)和纖維素納米晶（CNCs）的結(jié)構(gòu)-形貌-流變關(guān)系。用AR 2000、TA Instrument應(yīng)力控制流變儀測(cè)量CNFs和CNCs懸浮液的流變。穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)流變測(cè)量均表明，CNCs懸浮液的流變行為與濃度和酸水解時(shí)間密切相關(guān)。在高濃度下，CNCs懸浮液表現(xiàn)出彈性凝膠的流變行為，在低濃度下表現(xiàn)出黏性液體的流變行為。酸水解時(shí)間越長(zhǎng)，各向異性相形成的臨界過(guò)渡濃度越高。表面改性能改善納米復(fù)合材料的黏彈性行為。同年，Oxfall[3]等研究了炭黑（CB）對(duì)納米石墨微片/聚丙烯酸丁酯共聚復(fù)合材料流變性能和導(dǎo)電性的影響。用SR200旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)定了材料的黏彈性，在180 ℃氮?dú)鈿夥障拢玫蛻?yīng)力、10～0.002 Hz頻率范圍動(dòng)態(tài)掃描，直到儲(chǔ)能模量G′穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)應(yīng)力掃描確定線性黏彈性區(qū)域的極限。CB與納米石墨微片的協(xié)同作用較大地改變了聚合物熔體的流變性能。聚合物基體中含有高結(jié)構(gòu)的炭黑、石墨納米微片及其雜化物時(shí)，流變性能與電逾滲值之間表現(xiàn)出合理的相關(guān)性。對(duì)于含有低結(jié)構(gòu)填料的復(fù)合材料，流變性能與電逾滲值之間的相關(guān)性明顯較差。

2017年，Rueda和Cassagnau等 人[4]詳 細(xì) 綜 述了高濃度熔融聚合物流變行為的研究進(jìn)展，討論了影響復(fù)合材料流變行為的主要因素，如粒徑分布、顆粒性質(zhì)和形狀、相互作用、最大填充率和基體黏度。其中基體黏度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，必須優(yōu)化以滿足材料加工和填料分散性對(duì)黏度的要求，分析了不同類型粒子—粒子、粒子—基體的相互作用，解釋了加工過(guò)程中產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象?；旌蠈?duì)于顆粒在基體中的高質(zhì)量分散和分布尤為重要，控制混合工藝的可獲得均勻的混合和理想的性能，分析了表征混合程度的混合方法和工具。使用有機(jī)分散劑是改善和控制分散程度和流動(dòng)特性的重要手段。最后，介紹了固體推進(jìn)劑、阻燃劑、磁性材料、陶瓷材料、電池等高濃度體系的最新應(yīng)用。各組成的取向、填料組織的形成、顆粒的交聯(lián)關(guān)系等明顯影響材料的流變行為和黏度。

2020年，邵明旺[5]等研究了多種碳質(zhì)填料混雜對(duì)聚丙烯(PP) 流變性能的影響，用旋轉(zhuǎn)流變儀分別測(cè)試了PP/石墨烯（GNP）、PP/碳納米管（CNT）、PP/CB、PP / GNP / CNT、PP / GNP / CB、PP / CNT / CB、PP / GNP / CNT /CB等 7 種復(fù)合材料的的流變行為。研究結(jié)果表明，加入的碳質(zhì)填料顯著提高了復(fù)合材料的G′、損耗模量G″和復(fù)數(shù)黏度η*。純PP和PP/GNP 復(fù)合材料的損耗因子隨頻率的增加而下降，PP/CNT、PP/CB和PP/GNP/CNT/CB 復(fù)合材料損耗因子隨頻率增加先升高后下降。

小幅振蕩剪切流變測(cè)試是聚合物熔體和溶液、嵌段共聚物、生物大分子、聚電解質(zhì)、表面活性劑、懸浮液、乳劑等復(fù)雜流體的經(jīng)典流變測(cè)試方法，具有理論堅(jiān)實(shí)和實(shí)施簡(jiǎn)易的特點(diǎn)。然而，在大多數(shù)加工操作中，聚合物流體變形大，流場(chǎng)剪切速率高，需要完整表征非線性黏彈性行為的方案。因此，大振幅振蕩剪切試驗(yàn)方法的研究也在不斷發(fā)展，用于量化聚合物復(fù)雜流體的非線性黏彈性行為。

2020年，Ahuja[6]等研究了牙膏屈服應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，不同牙膏的生產(chǎn)過(guò)程中的流變性能。用ARES-G2和AR-G2旋 轉(zhuǎn) 流 變 儀(美 國(guó)TA儀 器)，在三種不同條件下，測(cè)試了牙膏的流變性能。

（1）從0 Pa/s開(kāi)始，以1 Pa/s的速率進(jìn)行應(yīng)力梯度試驗(yàn)，直到剪切速率達(dá)到0.1 s-1。瞬時(shí)黏度定義為與當(dāng)前剪切速率相關(guān)的應(yīng)力。

（2）用1 Hz頻率的振蕩應(yīng)變振幅掃描，應(yīng)變?yōu)?0.1%～2 500%。

（3）在0.1%的應(yīng)變幅值下的頻率掃描。兩步屈服行為觀察了幾種牙膏。牙膏網(wǎng)絡(luò)和聚集物是由顆粒(如二氧化硅)形成的，黃原膠和羧甲基纖維素等聚合物為介質(zhì)。第一個(gè)屈服事件歸因于由黃原膠和CMC等聚合物組成的網(wǎng)絡(luò)破裂，而第二個(gè)屈服歸因于存在于牙膏中的二氧化硅團(tuán)聚體的破裂。兩步產(chǎn)生效果比較明顯的牙膏，其穩(wěn)定性較差。在牙刷上不宜保持形狀。黃原膠與CMC對(duì)牙膏穩(wěn)定性具有改善作用。

2020年，Ginnoux等[7]研究聚乳酸/有機(jī)改性黏土納米復(fù)合材料的流變行為，提出了一個(gè)模型來(lái)解釋在高黏土含量下非線性黏度的降低，研究了剪切速率、溫度、黏土體積分?jǐn)?shù)和聚合物摩爾質(zhì)量對(duì)其流變性能的影響。研究結(jié)果表明，純聚乳酸的黏度主要?dú)w因于摩爾質(zhì)量的變化，部分歸因于溫度的變化。為此采用了時(shí)間-溫度疊加原理，強(qiáng)調(diào)了活化能隨黏土體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)。最終，通過(guò)形態(tài)觀察證實(shí)了流變性能的測(cè)量，以揭示黏度隨黏土體積分?jǐn)?shù)的非單調(diào)演變。

2 拉伸流變測(cè)試技術(shù)

聚合物的注塑、吹塑、紡絲和發(fā)泡等成型加工與其拉伸流變性密切相關(guān)。與剪切流變相比，在固定形變率的條件下，拉伸流變主要測(cè)試應(yīng)力隨時(shí)間的變化和蠕變恢復(fù)。由于拉伸流動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，測(cè)試難度大。拉伸流變測(cè)試剪切黏度和黏度隨剪切速率的變化，以及儲(chǔ)能模量和彈性模量與頻率的關(guān)系，阻尼函數(shù)等等。典型的拉伸流變儀有TA公司的拉伸黏度計(jì)EVF和Sentmanat拉伸流變儀SER。其中，EVF的優(yōu)點(diǎn)是不需要矯正夾具之間的摩擦力、慣性等，缺點(diǎn)是在測(cè)試過(guò)程中樣品隨著氣囊一起運(yùn)動(dòng)，不容易觀察樣品在測(cè)試中的形狀變化情況。SER的優(yōu)點(diǎn)是很容易觀察樣品在測(cè)試過(guò)程中形貌的變化，但是缺點(diǎn)是需要矯正摩擦力。常用技術(shù)還包括纖維拉伸流變儀，可以測(cè)量低黏樣品的拉伸流變性，而且拉伸樣品的應(yīng)變加大。

對(duì)于低濃度的聚合物溶液，聚合物濃度變化會(huì)對(duì)流體拉伸流變性產(chǎn)生顯著影響，如多孔介質(zhì)流中的壓降增強(qiáng)，沖擊過(guò)程中的回彈抑制，交叉流道中停滯點(diǎn)附近的雙折射，滴噴或噴射過(guò)程中的延遲破裂，以及湍流阻力的降低都是此類現(xiàn)象。針對(duì)此類問(wèn)題，對(duì)彈性效應(yīng)和拉伸弛豫時(shí)間的表征超出了CaBER拉伸流變儀、毛細(xì)管破裂拉伸流變儀等商用流變儀的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量范圍。2015年，Dinic和Sharma等[8]用不對(duì)稱液橋中毛細(xì)管驅(qū)動(dòng)減薄和夾斷動(dòng)力的可視化分析，表征聚合物復(fù)雜流體的拉伸流變，如圖1所示，測(cè)試使用耦合光學(xué)檢測(cè)的彈性毛細(xì)管自稀釋滴板拉伸流變儀，測(cè)量了低濃度聚環(huán)氧乙烷（PEO）水溶液的低剪切黏度、弱彈性 聚合物合流體的拉伸弛豫時(shí)間和拉伸黏度。

圖1 耦合光學(xué)檢測(cè)的彈性探針自稀釋滴板拉伸流變儀

2017年，Wang Y[9]等使用配有動(dòng)態(tài)光譜儀的平行板流變儀，研究了水解聚丙烯酰胺（HPAM）的裂縫流動(dòng)過(guò)程中壁面滑移行為，分析了流變測(cè)量與擠壓實(shí)驗(yàn)的差異和相似性。研究結(jié)果表明，由于HPAM膠體內(nèi)的微孔遠(yuǎn)窄于裂縫的寬度，膠體從裂縫中擠出的過(guò)程是固定相進(jìn)入微孔向外擴(kuò)散的。研究建立了縫寬度增大時(shí)壓力梯度變化的模型，對(duì)于裂縫寬度小于或等于1 mm的情況，該模型與擠壓數(shù)據(jù)吻合。由于流變實(shí)驗(yàn)的方便，在一定條件下流變實(shí)驗(yàn)可替代擠出試驗(yàn)。

2019年，Sur等[10]用CaBER高溫拉伸流變儀，在溫度250～370 ℃下，實(shí)驗(yàn)研究了聚碳酸酯(PC)的高溫伸長(zhǎng)黏度。研究發(fā)現(xiàn)，聚合物分子結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致聚合物的拉伸黏度顯著增加。對(duì)于線性和支鏈化的PC，隨著溫度和時(shí)間的增加，PC的拉伸黏度的增大速度增加。對(duì)于超支化的PC，在氮?dú)庾饔孟翽C的分子結(jié)構(gòu)變化更快。在高溫下，PC的拉伸黏度可增大到阻止流體絲的斷裂，基本沒(méi)有毛細(xì)引流。因此，通過(guò)減緩甚至限制聚合物組分在高熱涌溫度的流動(dòng)來(lái)提高PC的防滴性能。這些實(shí)驗(yàn)證明了拉伸黏度的測(cè)量比剪切流變學(xué)測(cè)量對(duì)溫度引起的分子結(jié)構(gòu)變化敏感幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

3 新興微流變測(cè)試技術(shù)

微流變學(xué)是構(gòu)建相圖、測(cè)量軟膠體系黏彈性特性和研究聚合物流動(dòng)行為有力工具。成像技術(shù)的發(fā)展使獲得軟材料分子水平流變行為的研究成為可能，已成為流變實(shí)驗(yàn)研究的補(bǔ)充方法。在生物學(xué)和生物技術(shù)中，環(huán)狀高分子發(fā)揮著關(guān)鍵作用。與線性大分子相比，環(huán)狀高分子缺少自由端而產(chǎn)生獨(dú)特的分子水平流變行為。對(duì)非平衡條件下，全面理解聚合物流變行為已經(jīng)成為一項(xiàng)主要任務(wù)。

2015年，Li Yanfei和McKenna等[11]研究了DNA分子非線性動(dòng)力行為，利用熒光標(biāo)記環(huán)狀DNA分子，使用SMFM單分子熒光顯微鏡測(cè)試環(huán)狀高分子弛豫和拉伸動(dòng)力行為。400～500 nm藍(lán)激光照射，像素為1 μm×1 μm，圖像采樣間隔為0.031 5 s，由耦合Andor CCD相機(jī)的反射熒光顯微鏡成像和檢測(cè)，數(shù)學(xué)建模研究了DNA鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)其動(dòng)力行為的影響，揭示了在穩(wěn)態(tài)行為的共同點(diǎn)，循環(huán)和線性DNA延伸到鏈的結(jié)構(gòu)。

2015年，F(xiàn)alzone和Robertson-Anderson等[12]用光鑷微流變技術(shù)，研究了糾纏態(tài)絲狀F-肌動(dòng)蛋白的大應(yīng)變非線性響應(yīng)現(xiàn)象。在體系中放一個(gè)恒定應(yīng)變率的粒子探針，驅(qū)動(dòng)粒子使其在體系中運(yùn)動(dòng)，用纏結(jié)肌動(dòng)蛋白主動(dòng)驅(qū)動(dòng)探針，激光捕捉粒子位置，表征了糾纏態(tài)F-actin在應(yīng)變期間和應(yīng)變后的微尺度非線性力響應(yīng)，用數(shù)學(xué)模型描述該體系的微流變性，揭示了應(yīng)變速率比單個(gè)纏結(jié)段的松弛速率更快的獨(dú)特的非線性動(dòng)力學(xué)交叉。分子級(jí)非線性黏彈性是由半柔性聚合物特有的單個(gè)纏結(jié)鏈段的非經(jīng)典動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，這一分子水平的研究對(duì)生物、物理和材料科學(xué)研究具有重要意義。

2018年，Abadi等[13]實(shí)驗(yàn)研究聚合物單分子鏈的糾纏在不同時(shí)間和長(zhǎng)度尺度上的弛豫模式，結(jié)合超分辨率熒光成像和單分子跟蹤方法，以及累積峰面積跟蹤開(kāi)發(fā)了新型單分子表征平臺(tái)，分子鏈運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度尺度從納米到微米，時(shí)間尺度從毫秒到幾分鐘，如圖2所示。以線性和循環(huán)雙鏈DNA分子作為模型系統(tǒng)，用超高分辨率熒光影像技術(shù)觀測(cè)了單個(gè)高分子鏈的運(yùn)動(dòng)，揭示了纏繞線性分子鏈的位置依賴運(yùn)動(dòng)，這一結(jié)果超出了現(xiàn)有理論框架的范圍。

圖2 3D單分子表征平臺(tái) （AOTF聲光可調(diào)濾波器，F(xiàn)L聚焦透鏡，F(xiàn)C聚焦校正系統(tǒng)，TL管透鏡，CL柱面透鏡）

軟膠體粒子具有復(fù)雜可調(diào)控的相行為，粒子相互滲透或壓縮導(dǎo)致軟膠體粒子處于液態(tài)、固態(tài)或液固共存態(tài)，可作為研究玻璃化轉(zhuǎn)變和物理老化現(xiàn)象的模型體 系。2019年，Li Qi和McKenna等[14]使 用DWS擴(kuò)散波譜技術(shù)，研究了聚苯乙烯-聚異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)/聚丙烯酸(AA)核殼軟膠體懸濁體系的膠體物理老化過(guò)程，如圖3所示。通過(guò)CCD電荷耦合器件攝像頭接收?qǐng)D像信號(hào)，再通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算得到流變性質(zhì)，有反向散射和透射兩種形式。在非平衡態(tài)下，反向散射模式下的DWS表現(xiàn)出與宏觀流變測(cè)量結(jié)果不同的行為。針對(duì)這一問(wèn)題，研究中使用溫度突變引起的體積分?jǐn)?shù)變化，從1.3～36.0 nm的探針長(zhǎng)度，驗(yàn)證了膠體動(dòng)力和物理老化過(guò)程行為對(duì)DWS幾何結(jié)構(gòu)和波長(zhǎng)尺度具有很強(qiáng)的依賴性。

圖3 擴(kuò)散波譜測(cè)試過(guò)程

4 流變測(cè)量?jī)x的選擇和數(shù)據(jù)的處理

在選定加工成型設(shè)備后，制定聚合物加工工藝條件前，必須測(cè)試被加工聚合物材料的流變性能，確定描述該材料流變性能的本構(gòu)方程。聚合物流變學(xué)是一門(mén)理論深邃的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，是一門(mén)涉及多學(xué)科交叉的邊緣科學(xué)。因?yàn)槊糠N流變測(cè)試儀器都有局限的測(cè)試范圍，應(yīng)由聚合物加工相應(yīng)剪切應(yīng)力的范圍選擇流變儀和確定測(cè)量范圍。早在1998年，Schramm[15]詳細(xì)介紹了聚合物材料不同加工工藝過(guò)程對(duì)應(yīng)的剪切速率范圍，如圖4所示，毛細(xì)管流變儀可測(cè)量的剪切速率范圍要大于旋轉(zhuǎn)流變儀。旋轉(zhuǎn)流變儀可測(cè)量較低剪切速率下熔體特性。螺桿轉(zhuǎn)矩流變儀可測(cè)量中、高剪切速率下物料的流變數(shù)據(jù)。流變儀錯(cuò)誤的使用直接導(dǎo)致測(cè)試的數(shù)據(jù)有問(wèn)題。

圖4 幾種工藝過(guò)程相應(yīng)剪切速率的范圍[15,16] 正確地分析測(cè)量誤差并加以校正

聚合物加工過(guò)程中，材料的流變特性都會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，必須用合適完整的本構(gòu)方程來(lái)描述。Schramm[15]強(qiáng)調(diào)指出：“不能缺少低剪切速率和高剪切速率物料的流變數(shù)據(jù)，必須測(cè)試寬范圍的剪切速率的黏度值。否則得到本構(gòu)方程參數(shù)不反映全面物料的流變性能?！痹跍y(cè)量理論上，要建立不可直接測(cè)量的流變量（剪切速率、剪切應(yīng)力、黏度、法向應(yīng)力差系數(shù)）與可測(cè)量的物理量（流量、壓力差、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩）之間恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)關(guān)系。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以保證測(cè)量的信息正確地可靠地反映材料在流動(dòng)過(guò)程中黏彈性質(zhì)的變化。在測(cè)量技術(shù)上，要在跨越4～8個(gè)數(shù)量級(jí)變化范圍內(nèi)，準(zhǔn)確地測(cè)量這些物理量的變化。

2000年，Schramm[16]用實(shí)例詳細(xì)介紹如何選擇流變儀、修正測(cè)試數(shù)據(jù)和擬合本構(gòu)方程。圖5所示在剪切速率s-1的范圍，用棒狀細(xì)管模口的毛細(xì)管流變儀測(cè)量聚乙烯熔體流變數(shù)據(jù)。分別用Ostwald和Carreau本構(gòu)模型去擬合相同黑色園點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，得到曲線完全不同。由于黑色園點(diǎn)數(shù)據(jù)只包括一個(gè)數(shù)量級(jí)剪切速率下的黏度 。擬合得曲線不能反映聚乙烯的真實(shí)流變性能，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，得到冪律指數(shù)有20%的誤差。圖6給出擬合毛細(xì)管和狹縫流變儀組合測(cè)量數(shù)據(jù)得到兩種不同Carreau模型曲線。盡管圖6實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)看上十分完美。但是，擬合的本構(gòu)方程參數(shù)——零剪切黏度不能使用?？梢?jiàn)錯(cuò)誤使用流變儀，測(cè)試的數(shù)據(jù)不夠，在局部測(cè)試范圍內(nèi)非線性問(wèn)題成為線型問(wèn)題，擬合的本構(gòu)方程式是錯(cuò)誤的。常見(jiàn)這樣低級(jí)錯(cuò)誤。

圖 5 用Ostwald和Carreau本構(gòu)模型擬合聚乙烯黏度數(shù)據(jù)的曲線外推對(duì)比[16]

圖6 擬合毛細(xì)管和狹縫流變儀組合測(cè)量數(shù)據(jù)得到兩種不同Carreau模型曲線[16]

單獨(dú)使用一種儀器測(cè)試不能滿足要求，需組合使用幾種不同種類的流變儀，在相同條件下測(cè)量物料的流變性能。每種儀器測(cè)量范圍最大覆蓋3個(gè)數(shù)量級(jí)，各種儀器用于整個(gè)剪切范圍的不同部分，其組合的測(cè) 試數(shù)據(jù)才可達(dá)到要求的總測(cè)試范圍，Schramm[15～16]還強(qiáng)調(diào)必須修正原始測(cè)試的數(shù)據(jù)。

2015年，Li Yanfei和McKenna等[11]研究了DNA鏈松弛時(shí)間與分子量關(guān)系，用單指數(shù)擬合時(shí)間比拉伸的平均值（(＜x(t)＞/Lcir)2=Aexp(-t/τ1) +B）評(píng)價(jià)最大松弛時(shí)間τ1。2017年，Rueda和Cassagnau等人[4]詳細(xì)綜述了高濃度熔融聚合物流變的研究進(jìn)展，重點(diǎn)研究了尺寸從100 nm到幾微米的硬顆粒，總結(jié)了將黏度與單一和二元填料高濃度懸浮液的填料含量相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。2018年，陳晉南和何吉宇[1]詳細(xì)介紹了如何擬合修正流變測(cè)試原始數(shù)據(jù)，確立描述材料性能的本構(gòu)方程。若有了正確描述材料的本構(gòu)方程，就可走出盲目試驗(yàn)研發(fā)新產(chǎn)品、新工藝的困境，大大地減少人力、物力和財(cái)力等不必要的浪費(fèi)。

2019年，Kim和Hyun等[17]研究了聚合物納米復(fù)合材料（PNC）的分散性，使用小振幅振蕩剪切試驗(yàn)確定的線性黏彈性和大振幅振蕩剪切試驗(yàn)確定的非線性黏彈性，利用傅里葉變換-流變分析了非線性黏彈性，用歸一化值處理數(shù)據(jù)，確定描述材料性能的本構(gòu)方程。研究表明，用非線性流變性能預(yù)測(cè)的PNC彌散狀態(tài)與TEM觀測(cè)結(jié)果相符，而線性流變性能則與之不符。非線性黏彈性比率（NLR）用于預(yù)測(cè)和量化PNC的分散程度，預(yù)測(cè)聚丙烯（PP）/馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯/黏土納米復(fù)合材料和PP/二氧化硅納米復(fù)合材料的分散程度，進(jìn)一步闡明了復(fù)合材料各相界面間的相互作用。

2020年，Wang Jian等[18]理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合研究了聚合物對(duì)壓力比體積—溫度（pvT）行為的過(guò)程依賴性，提出了一種新的pvT模型來(lái)確定聚合物在冷卻和加熱過(guò)程中的比體積變化。在模型中考慮了起始溫度和冷卻/加熱速率的影響，測(cè)量了半結(jié)晶聚合物聚丙烯（PP）的pvT行為。通過(guò)擬合實(shí)驗(yàn)pvT數(shù)據(jù)確定數(shù)學(xué)模型參數(shù)。R2值為99.82%，平均絕對(duì)百分比偏差為0.21%，表明所提模型是準(zhǔn)確有效的。

5 結(jié)論

剪切流變測(cè)試技術(shù)發(fā)展較為成熟，流變學(xué)測(cè)量結(jié)果已被形態(tài)觀察所證實(shí)，聚合物熔體非牛頓流動(dòng)的非線性流變性能的測(cè)試可通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)試和應(yīng)力松弛實(shí)現(xiàn)。

拉伸形變測(cè)試主要測(cè)試在固定形變率的條件下應(yīng)力隨時(shí)間的變化和蠕變。拉伸形變測(cè)試是聚合物成型加工過(guò)程的可靠理論依據(jù)。與剪切流變性相比，拉伸流變主要測(cè)試在固定形變率的條件下應(yīng)力隨時(shí)間的變化和蠕變恢復(fù)，拉伸流動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，測(cè)試難度大。

微流變測(cè)試技術(shù)已成為研究聚合物流動(dòng)行為的有力工具。由于像技術(shù)發(fā)展的發(fā)展，捕捉軟材料分子水平的流變參數(shù)已成為研究主流，成為流變理論研究的重要補(bǔ)充方法。

根據(jù)聚合物材料的特性和加工工藝，合理選擇流變測(cè)試儀器，綜合使用幾種流變測(cè)試儀器，全面測(cè)量聚合物熔體或流體的流變數(shù)據(jù)，擬合修正流變?cè)紲y(cè)試數(shù)據(jù)，確定描述該材料的本構(gòu)方程，用于指導(dǎo)材料的配方、加工設(shè)備的設(shè)計(jì)、加工工藝的選擇。