黏弹行为

黏弹行为是指塑料对应力的响应兼有弹性固体和黏性流体的双重特性。聚合物在加工过程中，通常是从固体变为液体（熔融和流动），再从液体变为固体（冷却和硬化），所以加工过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体和液体的性质，即表现是弹性和黏性。但是由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物的形变和流动不可能是纯弹性和纯粘性的，即表现出黏弹行为。

概念黏弹行为的三种表现：弹性—材料恢复形变的能力，与时间无关；黏性—阻碍材料产生形变的特性与时间相关；粘弹性—材料既有弹性，又有黏性。

反应增容体系的形态演化与黏弹行为近十年来，通过特殊的改性技术得到具有独特结构的尼龙(PA)聚烯烃(PO)共混物，成为高分子合金研究方向的一个热点。在PA中添加PO，不仅保持了与PA相似的力学性能，而且光洁度好，抗冲性能也能得到大幅度提高。同时，吸水性、成本得到有效降低。而当PO作为膜材料应用时，添加少量PA，既可改善PO的力学性能、耐热性能，又可使膜具有良好的气体阻透性。但PO与PA相容性差，需增容改性以得到性能优良的共混材料。通常，最便捷的方法是在PO链中引入酸酐基团，制得接枝共聚物，然后将其加入到PAPO共混体系中或直接与PA共混，通过改善PA与PO的相容性来改变体系内部的形态结构得到一系列性能优异的共混合金。如在烯烃聚合时加入马来酸酐改性的高密度聚乙烯尼龙6(HDPEPA6)共混体系，即使尼龙6含量很低，也可形成双连续相结构并呈现出优异的力学性能。

对于PAPO共混体系而言，以往的研究主要集中于探讨增容机理、改善力学性能，对体系流变行为的研究仅涉及在大形变下体系稳态流动行为的一般表征，而采用动态流变学方法研究其形态结构的报道尚不多见。动态流变学可敏感表征共混体系形态结构的演化，其黏弹参数的获得将为其共混材料的制备和应用提供理论依据。本文以HDPEPA6共混体系为研究模型，用动态流变学方法结合扫描电子显微镜(SEM)等表征手段，考察增容剂马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)对HDPEPA6共混体系微观结构的影响，研究增容剂存在下体系线性黏弹行为与共混体系形态结构的关联。

样品测试微观形态测试是将模压成形后的试样切成条状样，在液氮中脆断，断面经甲酸刻蚀(室温，5h)后用扫描电子显微镜(SEM，JSM-5510LV，日本电子公司产品)观察断面形貌。动态流变测试采用先进流变扩展系统(advancedrheometricexpandedsystem，ARES，RheometricsSci.Ltd.USA)，平行板模式下进行动态频率扫描。所用频率(ω)范围0。01585～100rads，测试温度230℃，应变控制为6%以保证实验在线性黏弹区进行。

共混体系形态结构由于HDPE与PA6不相容，故在分散相含量较低时，其共混体系一般呈现海-岛状形态结构。图1给出了不同增容剂含量的HDPEPA6经甲酸刻蚀后的断面形貌，图中黑色孔洞部分即为PA6分布区域。显而易见，在未添加增容剂(BEA0体系)时，熔融共混后PA6分散相以球状液滴的形态在HDPE基体中呈海岛状分散，其相畴尺寸较大，平均液滴直径为8.36μm，且两相界面清晰(图1a)，这表明HDPE、PA6两者相容性差，界面结合力极弱。而加入增容剂HDPE-g-MAH后，共混体系形态发生了明显的变化。当增容剂含量仅为5wt%(BEA5体系)时，体系中分散相的尺度有所细化(图1b)；当增容剂含量增加到10wt%(BEA10体系)时，体系分散相的尺度显著减小(图1c)，且随着增容剂含量的进一步增加，分散相粒子尺度随之更为细化，分布更为均匀(图1d、1e、1f)；当增容剂含量增至20wt%(BEA20体系)时，分散相尺度趋于稳定。表明增容剂的存在，使不相容共混体系的界面相互作用发生改变，分散相尺度细化。

一般认为，增容剂HDPE-g-MAH使HDPE、PA6的相容性得到显著改善的原因在于，HDPEg-MAH上的酸酐基团可在熔融共混过程中与PA6的末端氨基反应，原位生成HDPE-gPA6，其主链、支链分别与基体、分散相的组成相同，从而使基体与分散相间作用力增强，界面张力得到有效降低。故在HDPE与PA6界面处原位生成的HDPE-g-PA6越多，两者相容性越好。而由于在分散相与基体相的界面处HDPE-g-PA6的存在使分散相在加工过程中自聚趋势减弱而以较小粒径分布于基体相中，故HDPE-g-MAH的增容效果可由分散相尺度的变化直观表征。

研究结论HDPE-g-MAH的添加，可有效改善HDPE与PA6的相容性，使分散相显著细化；另一方面，HDPE-g-PA6的生成使共混体系的界面作用显著增强、大分子链间的缠结程度加大，从而导致体系熔体黏度增大和储能模量与频率间的依赖关系在低频长时区呈现“第二平台”。故，动态流变测试对增容剂的加入所导致的HDPEPA6体系组成与结构的变化有着敏感的响应，可以获得SEM等表征手段难以获得的结构信息。即流变测试不仅可表征增容剂的加入所引起的HDPEPA6界面性质变化，且能够反映分子链间相互作用的变化及由此导致的分散相颗粒网络的形成。因此，在评价酸酐类接枝聚烯烃增容改性聚烯烃尼龙体系及表征增容体系内部结构变化时，动态流变学方法不失为一种有效、便捷的研究手段。1

饱和砂岩的黏弹行为的实验研究研究背景野外岩石实验的衰减和频率相关的证据比较缺乏，远不如实验室的证据那么充分。从垂直地震剖面(VSP)数据的频谱比曲线中得到Q与频率相关。同时，在10—375Hz频率范围内发现页岩的VSP数据中Q也与频率相关。在帝国学院井间试验场对饱和的沉积岩首次进行了垂直地震剖面(30—280Hz)、井间勘探(0.2—2.33kHz)、声波测井(8—24kHz)和实验室测试(30—90kHz)四类一系列的实验。并从地震到超声的整个频率范围内对速度和衰减进行了估算，得到试验场的沉积岩中的速度和衰减随频率有较大变化。在声波频段，纵波的固有衰减存在一个与频率相关的衰减峰。模拟结果认为绝大部分衰减由纵横比约为10-3—10-4的裂隙引起，衰减主要受孔隙中的局部流体流动影响。发现声波测井比VSP的速度高1—7%。声波测井比VSP的速度高了20%，在油砂岩中也观察到很大的速度频散。

岩石是极典型的多孔材料，是极具复杂性和分散性的地球介质。这种多孔材料中赋存有各种流体(包括液体和气体)，所以岩石材料实际上是一种具有豁弹性特性的豁弹性材料困。在实验室得到速度频散是岩石的非均匀性、孔隙流体性质及液体流动性的复杂函数。所以，地震性质不仅仅受孔隙流体种类的影响，也受液体在岩石内部运动的能力影响。从不同角度提出了速度的频散与岩石内部结构的非均匀性相关。不过，被广泛采用的模型机制对影响孔隙流体流动性的骨架特性的考虑尚不够充分，尤其是对低频段范围，仍值得进一步研究。多年来，发表的试验结果以共振杆试验(频率1kHz—10kHz)、超声波试验(500kHz—5MHz)、声波测井等高频数据为主。关于低频(几Hz到几百Hz)衰减和速度频散的试验数据与超声实验数据相比就少很多，低频试验结果总是能引起人们的极大兴趣和关注。对岩石和铝柱进行了应力一应变试验，得到了岩石的杨氏模量和泊松比。研究岩石在地震频段的衰减和速度频散受温度的强烈影响，通过实验求得了流度改变而引起的速度变化，由此也发现了这种特殊的机理。采用Spencer相同的装置和方法测量和计算低频速度与频率关系，展示了北海砂岩P波和S波在低频段(5—50Hz，2.5—3km/S)与高频(500kHz，3.5km/S)速度上的差别。在实验室通过地震到超声频段的地震速度频散和流度的影响，利用共振系统在地震应变振幅为10-7时测量了5—80kHz的弹性性质。进行饱和砂岩、大理岩的低频共振实验(0.01—10Hz)和应力—应变实验(5—50Hz)。低频共振实验获得了衰减、模量、波速随频率和温度的变化规律，还获得衰减峰随温度或频率的升高移向高频或高温方向的热激活弛豫规律，获得了模量和波速随温度升高而下降，随频率升高而上升的频散效应。

可见，上述低频实验的结果主要都是通过共振杆实验获得的。基于低频实验数据的奇缺，且大部分由驻波的共振法实验获得，我们拟采用热机械分析仪，用5—1000Hz的正弦波加载方式来研究饱和岩石中的勃弹行为。可以取得人们最关注的低频(几Hz到几百Hz)衰减和速度频散的试验数据。

实验分析研究材料在稳定振动中的力学行为、应力和应变幅值固然是重要的一个方面。另一方面，应力和应变之间的相位差以及振动过程中的能量损耗也是很重要的，它们是动力学研究的主要参数。随着温度和实验选择的时间尺度的不同，同一材料可具有弹性固体和赫性液体两者之间的勃弹性所有性质，而且在发生应变时有很大的能量耗散，饱和岩石就具有这种豁弹性性质。

对豁弹性材料施加一个正弦应力作用时，它所产生的应变滞后于应力一个相位角δ（0°