流變學主要用于研究材料在外力作用下發生流動和變形的規律，能夠得到材料在流動過程中內部結構的粘彈性信息，有助于了解不同流場下材料的流動特性及內部結構的轉化過程，從而改進相關產品生產設備和加工工藝，提高加工性能和產品質量。在食品、藥品、化妝品和聚合物等產品的復雜設計過程中，流變學研究在其形態特性、性能開發、規格標準等方面起著不可或缺的作用。塑木復合材料的流變理論體系尚待完善，特別是高填充塑木（HFWPC）的流變機理更不清晰。
目前市場上塑木復合材料主流產品的（生物質纖維和無機填料）填充量通常高達65%~75%，是因為HFWPC在木質紋理、抗蠕變性和熱穩定性方面優于低填充塑木，并且由于生物質纖維可再生、來源廣泛、成本低，HFWPC有著更好的低碳環保性和市場競爭力。然而，如此高的填充量使得生物質纖維間相互作用頻率上升，阻礙了聚合物分子鏈在成型過程中的運動，塑木類固體熔體特性明顯，流動性變差。這導致毛細管、轉矩和旋轉等常規流變分析儀器無法準確獲得塑木熔體的流動參數，進而導致塑木裝備（特別是模具）流道的設計和制造缺乏理論基礎，這是導致目前塑木產品生產效率不高的主因。因此，闡明HFWPC在熔融狀態下的內部結構與流動模式是提高其可加工性和產品質量的關鍵。流變行為需要在大范圍變形速率下進行研究，以盡可能接近實際加工過程中WPC熔體的流動方式，從而確保流變數據真實有效。傳統的流變測試儀器在表征HFWPC時存在局限，難以準確反映其實際流動特性，而壓縮測試對材料流動性的要求較低，能夠實現應變速率可控和大范圍形變，適用于此類體系的流變特征分析。plug flow模型是流體力學中描述管道流體流動速度分布的簡化模型，已有研究在模擬片狀模塑料加工條件時提出單相plug flow 模型，并證實其與實驗數據具有良好相關性，多層plug flow模型也在熱塑性復合材料中展現出較強的擬合效果。隨著研究的深入，該模型不斷被修正和補充，引入孔隙率、摩擦因子和粘度等變量，以更真實地反映材料流動行為，并成功應用于聚乙烯基WPC的流變性能分析中，取得了理想效果。
有研究采用熔融共混、熱壓成型的方式制備高填充木粉/聚丙烯復合材料（HFWFPP），通過改變原料配比及設置不同初始半徑，采用壓縮測試手段對其進行流變行為表征。結合plug flow模型開展理論計算與數據擬合，從多角度、多方面分析其壓縮流變特性，并驗證plug flow模型在分析HFWFPP壓縮流變行為中的適用性，旨在揭示其加工過程中的流動機理。
實驗通過對高填充木粉/聚丙烯復合材料（HFWFPP）熔體壓縮實驗過程的觀察和plug flow模型計算結果的分析，得出以下結論：
（1）自制的壓縮流變測試模具能夠實現HFWFPP在高溫熔融狀態下的大范圍流動變形，并且通過試樣在壓縮過程中的分析表明所記錄的壓縮流變數據可靠，適用于HFWFPP的流變測試。
（2）將plug flow模型應用于HFWFPP的流變行為分析，經驗證具有較高的擬合度，表明該模型適用于對HFWFPP的應力分析。這對于高填充塑木的流變規律揭示意義非凡，對于提升高填充塑木的生產效率具有遠期價值。
（3）結合上述模型，可以定量分析木粉含量、試樣初始半徑、偶聯劑等因素對HFWFPP流變規律的影響。木粉含量過高、初始半徑過小、缺少偶聯劑都會在一定程度上破壞HFWFPP的體系結構，從而影響其壓縮流變行為的相關分析。
來源：《高填充木粉/聚丙烯復合材料的壓縮流變行為》張浩元等
