眾所周知，液體在平直圓管內受切應力而發生流（liú）動的形式有層流和湍流兩種。層流時，液體的流動是按許多彼此平行的流層進行的;同流層之間的各點速度彼此相同，但各層之間的速度卻不一定（dìng）相等，而且各層之（zhī）間也無明顯的相互影響。如（rú）果增大流動速（sù）度而（ér）使其超過（guò）一定的臨界值，則流動形式（shì）轉為湍流，湍流時液體各點速度的大小和方向都隨時間而變化。層（céng）流與湍流的區分（fèn）以雷諾數(Re)為準，在成型（xíng）注（zhù）塑加工 過程中，聚合（hé）物熔體（tǐ）流動時的雷諾數常小於10,而（ér）聚合物（wù）分散體的雷諾數常不（bú）止此（cǐ）數，但也不會大（dà）於2100,所以它們的流動基本上（shàng）是層流。

為了研究流體流（liú）動的性質，可以把層流流動看成（chéng）是一層（céng）層彼此相（xiàng）鄰的薄層液體沿外力作用方（fāng）向進行的（de）相對滑移。液層是平直的平麵，彼此之間（jiān）完全（quán）平（píng）行（háng）。F為外部作用於整個（gè）液體的恒定剪切力，A為（wéi）向兩（liǎng）端無限延（yán）伸的液層麵積。管壁附 dv 近液層同時受到液體黏性阻力和管壁摩擦力的作用，在（zài）管(管壁)摩擦力壁上液層的移動速度為零。這樣，就可以用（yòng）剪切速率（lǜ）來代替速（sù）度梯（tī）度，兩者在數值上相等。

牛頓(Newton)在研究低分子液體的流動行為時，發現切應力（lì）和剪切速率之間存在（zài）著（zhe）一定關係，說明液層單位表（biǎo）麵上所加的切應力r與液層間的速度梯度成正比，n為比例常數，稱為牛頓黏（nián）度。它（tā）是液體自身所固有的屬性，反映了液體的（de）黏稠性，n的大小表征液體抵抗外力引起形變的能力，不同液體的n值不同（tóng），與其分子結構和所處溫度有關。描（miáo）述了層流液體簡單的規律，通常稱（chēng）為牛頓流動定律（lǜ），即牛頓流體的流變方程。凡（fán）液體層流時符合牛頓流動定律的通稱為（wéi）牛頓流體。其特征為應（yīng）變隨應力作用的時間線性地增加，且黏度保持不變，應變具有不可逆性質，應力解除後應（yīng）變以變形保持下來。

由於大（dà）分子的長鏈結構和纏結，聚合物熔體的流動（dòng）行為遠比低分子液體複（fù）雜。在寬廣的剪切速率範圍內，這類液（yè）體流動（dòng）時剪切力（lì）和剪切速率不再成比例關係，液體的黏度也不（bú）是一個常數，因而聚合物熔體的流變（biàn）行為不服從牛頓流動定律。通常把流動行為不服從牛頓流動定律的流動稱（chēng）為非牛頓型流動，具有這種（zhǒng）流動行為的液（yè）體稱為（wéi）非牛頓流體。此時，大多數聚合物都表現為非牛頓流體。

塑料成型注塑加工中（zhōng）常用聚合物在非牛（niú）頓流體狀態剪切（qiē）速率下（xià）的流動曲線。它們已不再（zài）是簡單的直線（xiàn），不同類型流體的流動曲線是向上或向（xiàng）下（xià）彎曲的複雜曲線。當作用於假塑性流體（tǐ）的（de）切應力變化時，剪（jiǎn）切速率（lǜ）的變化要比切應力的變化快得多。而（ér）膨（péng）脹性流體的流變行為則（zé）正好相反，流體中（zhōng）剪切速率的（de）變化比（bǐ）切應力（lì）的變化要（yào）慢。很（hěn）明顯，流體的黏度已不是一個常（cháng）數（shù），它隨剪切速率或切應力而變化。

因此，將非牛頓流體的黏度定義為表觀黏度n。由Ostwald-De Waele 提出的所（suǒ）謂指數定律方程是一種較（jiào）能反映黏性流體流變性質的經驗性表達式，在有限的範圍內有（yǒu）相當好的準確性，且形式簡單。對一定的成（chéng）型注（zhù）塑加工過（guò）程來說，剪切速率總不可能很寬，因此，指（zhǐ）數定律在分（fèn）析液體的流變行為、加工的（de）計算以及 注（zhù）塑加工設備或模具的（de）設（shè）計等方麵都（dōu）較成（chéng）功。該定律（lǜ）認為：聚合物黏性流體在定溫下於給定的剪切速（sù）率範（fàn）圍內流動時，切（qiē）應力和剪切速率具有指數函數關係（xì）。

表觀黏（nián）度表征（zhēng）的是非牛頓流體（tǐ）在外力作用下抵抗剪切變形的（de）能力，表觀（guān）黏（nián）度除與流體本（běn）身性質及（jí）溫度有關外，還受剪切速率影響，這就意味著外力大小及其作用的時（shí）間也能改（gǎi）變流體的黏稠（chóu）性。

在指數流動規律中，非牛頓指數n和稠度係數K均可由試驗測定。當（dāng）n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流體轉變為牛（niú）頓流體，所以n值可用來反映（yìng）非牛頓流體偏離牛頓流（liú）體性質的程度。n<1時，稱為假塑性流體。在（zài）注射成型中，除了熱固性聚合物和少數熱塑性聚合物外（wài），大多數聚合物熔（róng）體（tǐ）均有近似假塑性流體的流變學性質。n>1時，稱為膨脹性流體。屬於膨（péng）脹性流體的主（zhǔ）要是一些固體（tǐ）含量較高的聚合物懸浮液（yè），以及（jí）帶有凝膠結構（gòu）的聚合物溶液和懸浮液，處於較高剪切速（sù）率下的聚氯乙烯糊的流動行為就近似這類流體。

在一定的成型注塑（sù）加工工藝條件下，塑料的剪（jiǎn）切速率的範圍通常（cháng）是固定的，如（rú）壓縮成型時（shí）的剪切速（sù）率範圍為1~10s;注射成型時為103~105s-;壓注成型時為102~103s等。對於給定的塑料來說（shuō），如果通過實驗求得了在這種剪切（qiē）速（sù）率範（fàn）圍下（xià）的黏度數據，則對（duì）該種塑料在指定 注塑加工成型方法中的操作難易程度就能作出初步判斷。譬（pì）如在注射成型時，如果某一塑料熔（róng）體在溫度不大於其降解溫度且剪切速率為103s-的情況下測得其表觀黏度為50~500Pa·s,則在注射過程中將不會發生困難。表觀黏度過大時，則塑料模的大小與設（shè）計就受到較大的限製，同時壓縮塑件很（hěn）易出現缺陷（xiàn）;過小時，溢料（liào）的現象（xiàng）比較嚴重，塑件質量也會產生問題。

標題：注塑加工廠（chǎng）牛頓流體及其流變方程 網址：http://www.je-d.com/news/show/id/1654.html

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