流变学主要用于研究材料在外力作用下发生流动和变形的规律，能够得到材料在流动过程中内部结构的粘弹性信息，有助于了解不同流场下材料的流动特性及内部结构的转化过程，从而改进相关产品生产设备和加工工艺，提高加工性能和产品质量。在食品、药品、化妆品和聚合物等产品的复杂设计过程中，流变学研究在其形态特性、性能开发、规格标准等方面起着不可或缺的作用。塑木复合材料的流变理论体系尚待完善，特别是高填充塑木（HFWPC）的流变机理更不清晰。
目前市场上塑木复合材料主流产品的（生物质纤维和无机填料）填充量通常高达65%~75%，是因为HFWPC在木质纹理、抗蠕变性和热稳定性方面优于低填充塑木，并且由于生物质纤维可再生、来源广泛、成本低，HFWPC有着更好的低碳环保性和市场竞争力。然而，如此高的填充量使得生物质纤维间相互作用频率上升，阻碍了聚合物分子链在成型过程中的运动，塑木类固体熔体特性明显，流动性变差。这导致毛细管、转矩和旋转等常规流变分析仪器无法准确获得塑木熔体的流动参数，进而导致塑木装备（特别是模具）流道的设计和制造缺乏理论基础，这是导致目前塑木产品生产效率不高的主因。因此，阐明HFWPC在熔融状态下的内部结构与流动模式是提高其可加工性和产品质量的关键。流变行为需要在大范围变形速率下进行研究，以尽可能接近实际加工过程中WPC熔体的流动方式，从而确保流变数据真实有效。传统的流变测试仪器在表征HFWPC时存在局限，难以准确反映其实际流动特性，而压缩测试对材料流动性的要求较低，能够实现应变速率可控和大范围形变，适用于此类体系的流变特征分析。plug flow模型是流体力学中描述管道流体流动速度分布的简化模型，已有研究在模拟片状模塑料加工条件时提出单相plug flow 模型，并证实其与实验数据具有良好相关性，多层plug flow模型也在热塑性复合材料中展现出较强的拟合效果。随着研究的深入，该模型不断被修正和补充，引入孔隙率、摩擦因子和粘度等变量，以更真实地反映材料流动行为，并成功应用于聚乙烯基WPC的流变性能分析中，取得了理想效果。
有研究采用熔融共混、热压成型的方式制备高填充木粉/聚丙烯复合材料（HFWFPP），通过改变原料配比及设置不同初始半径，采用压缩测试手段对其进行流变行为表征。结合plug flow模型开展理论计算与数据拟合，从多角度、多方面分析其压缩流变特性，并验证plug flow模型在分析HFWFPP压缩流变行为中的适用性，旨在揭示其加工过程中的流动机理。
实验通过对高填充木粉/聚丙烯复合材料（HFWFPP）熔体压缩实验过程的观察和plug flow模型计算结果的分析，得出以下结论：
（1）自制的压缩流变测试模具能够实现HFWFPP在高温熔融状态下的大范围流动变形，并且通过试样在压缩过程中的分析表明所记录的压缩流变数据可靠，适用于HFWFPP的流变测试。
（2）将plug flow模型应用于HFWFPP的流变行为分析，经验证具有较高的拟合度，表明该模型适用于对HFWFPP的应力分析。这对于高填充塑木的流变规律揭示意义非凡，对于提升高填充塑木的生产效率具有远期价值。
（3）结合上述模型，可以定量分析木粉含量、试样初始半径、偶联剂等因素对HFWFPP流变规律的影响。木粉含量过高、初始半径过小、缺少偶联剂都会在一定程度上破坏HFWFPP的体系结构，从而影响其压缩流变行为的相关分析。
来源：《高填充木粉/聚丙烯复合材料的压缩流变行为》张浩元等
