近年来，聚合物共混物在石油、半导体、纤维、纳米过滤、印刷等工业领域的应用越来越广泛。通过对两种或两种以上聚合物共混改性可以实现对聚合物的性能优势互补、改善某一性能或引入特殊性能。在聚合物的组成确定后，聚合物共混物的性能，不仅取决于每种聚合物组分的性能，还取决于其内部微观结构、加工条件和相容性，而界面张力则是决定组分间相容性的一个代表性参数。因此，准确测量聚合物之间的界面张力对于预测和控制聚合物共混物的微观结构和宏观性能具有重要意义。然而，尽管非牛顿流体的界面张力测量应用较为普遍，但在实际的工程应用中，由于聚合物在高温状态下具有黏弹性，在实验过程中，需要消除黏弹性对界面张力测量的影响。因此，通过实验方法准确测量聚合物间的界面张力值仍具有挑战性。

迄今为止，实验测量聚合物共混物的方法主要分为三大类：静态方法、动力学方法和流变学方法。静态方法包括悬垂液法、固着液滴法等。静态方法利用平衡的原理，它需要准确测量两种材料的密度差，难以保证测量准确。并且静态方法一般适用于系统黏度较低的情况，对于黏度较大的聚合物系统，达到平衡的时间相当长，因此还面临着热降解的风险。动力学方法包括断裂丝线法、嵌入纤维回缩法、变形液滴回缩法以及在此基础上的改进方法。在受到流场作用时，共混熔融体的分散相小液滴会逐渐变为椭球形，最后变成球形。这一变形过程很大程度上决定了共混物的流变学性能。通过对液滴从椭球形缩回成球形这一过程进行分析计算，可以预测组分之间的界面张力。动力学方法利用了界面力与热扰动等其他因素之间的平衡，该方法能克服静态方法的不足。然而，现有动态学方法的基本理论只对纯黏性流体有效，若应用于聚合物，动态方法将产生难以预估的误差。流变学方法运用较少。上述测定界面张力的方法中，椭球回缩法被认为是最准确的，这是因为液滴在初始小形变时的形状严格符合动力学模型。在以往的研究中，许多学者已经对黏弹体系液滴形变和界面张力的测量有了一定的实验和理论研究，但是由于实验条件、数据处理等方面的限制，这些探索还有一些局限性。为了更好地支持现有的实验理论和分析，完善实验方法，采用数值模拟技术，有针对性地对液滴变形行为以及界面张力的测量进行研究，与实验理论互相补充与验证。

前期研究过程中，运用数值模拟技术及流体相关理论，对聚合物界面张力与系统黏度比之间的关系进行了定性分析。同时通过改进、优化实验装置，采用椭球液滴回缩法测量了茂金属催化的乙烯-辛烯共聚物（metallocene catalyzed polymers of ethylene and octene，POE）/聚苯乙烯（polystyrene，PS）体系的界面张力，结合数值仿真技术对液滴形变模型进行了相应的验证，对液滴在流场中的行为和形变规律进行了进一步探索。上述研究整体上完善了对液滴变形行为的描述方法，进一步验证了数值仿真模型的可靠性。

1实验部分

1.1材料及设备

主要材料：POE（牌号Engage8150，辛烯含量为25%，Du Pont Elastomer公司）；PS［牌号MC3100，雪佛龙化工（张家港）有限公司］。材料零剪切黏度（η0）及黏度比（p）见表1。

表1不同温度下POE和PS的零剪切黏度和黏度比

实验设备：数码摄像机，大恒MER-132-30GC，帧率为30帧/s；光学镜头，DH110-04F28X，放大倍数，4X；图像采集软件，Daheng Galaxy Viewer；加热台；移相触发温控台，温度范围20~450℃；干燥箱，苏泊仪器有限公司电热恒温干燥箱，温度10~300℃；红外测温仪，得力DL333600，-40~600℃；探针式温度计，邦弗JR-9919工业温度计；光学平台，卓立汉光SRP10-08。上述设备按图1放置、安装。

图1实验装置示意图

1.2实验方法

将玻璃器皿放置在加热台上，对实验材料进行熔化、退火、加热等操作。用数码摄像机搭载光学镜头拍摄全过程，用图像收集软件Daheng Galaxy Viewer收集所得图像。

1.3实验过程

PS由3D打印机制成直径为1~2 mm，长度为5 mm的细丝。POE在50℃干燥机中干燥24 h，直至开始实验。称量27 g POE颗粒，平铺于直径为70 mm的玻璃器皿中，加热台温度设置为120℃，熔融POE直至颗粒完全熔化，基质POE厚度约为8 mm。将PS细丝放入POE基质中，停留10 min，退火处理，使PS细丝与POE基质充分接触，消除气泡及残余应力。退火结束后，将温度升至实验温度230℃，通过工业相机观察实验过程。从退火完成开始计时，直至液滴形态呈现出球形时结束。

定性分析聚合物界面张力与系统黏度比之间的关系——实验

定性分析聚合物界面张力与系统黏度比之间的关系——数值模拟

定性分析聚合物界面张力与系统黏度比之间的关系——数值仿真结果、结论