眾所（suǒ）周知，液體在平直圓管內受切應力而發生流動的形式有層流和湍流兩（liǎng）種。層流時，液體的流動是按許多彼此平行的（de）流層進（jìn）行的;同流層之間的各點速度（dù）彼此相同，但各層之（zhī）間的速度卻不一（yī）定相等，而且各（gè）層之間也無明顯的相互影響。如果增大（dà）流動速度（dù）而使（shǐ）其超過一定的臨界值，則流動形式轉為湍流（liú），湍流時液體各點速度（dù）的（de）大小和方向都隨時間而變化。層流（liú）與湍流的區分以雷諾數（shù）(Re)為準，在成型（xíng）注塑加工 過程中，聚合物熔體流動時的雷諾數常小於10,而聚合物分散體的雷諾數（shù）常不止此數，但也不會大於2100,所以它們的流動基本（běn）上是層流。

為了研究流體流動的性（xìng）質（zhì），可以把層流流動看成是一層（céng）層彼此相鄰（lín）的薄（báo）層液體沿外力作用方向進行的相對滑移。液層是（shì）平直的（de）平麵，彼此之間完全平（píng）行。F為外部作用於整個液體的恒（héng）定剪切力，A為向兩端無限延伸的液層麵積（jī）。管壁附 dv 近液層同時受到液體黏性（xìng）阻力和管壁摩擦力的作用，在（zài）管(管壁（bì）)摩擦力壁上液（yè）層的（de）移動速度為零（líng）。這樣，就可（kě）以用剪切速率來代替速（sù）度梯度，兩（liǎng）者（zhě）在數值上相等。

牛頓(Newton)在（zài）研究低分子液（yè）體的流動行為時，發現切應（yīng）力和剪切速率之間存在著一定關係，說明液層單位表麵（miàn）上所加的切應力r與液層間的速度（dù）梯度成正比，n為比例常數，稱（chēng）為牛頓黏度。它是（shì）液（yè）體自身所固有的屬性，反映了（le）液體的黏稠性，n的大小表征液（yè）體抵抗外力引起形變的（de）能力，不同液體的n值不同，與其分子結構和所處溫度有關。描述了（le）層流液體簡單的規律，通常稱為牛（niú）頓流動定（dìng）律，即牛頓流體（tǐ）的流變方程。凡液體層流時符合牛頓流動定律的（de）通稱為牛頓流體。其特征為應變隨應力作用的（de）時間線性地增加，且黏度保（bǎo）持不變，應變具有不可逆性質，應力解除後應變（biàn）以變形保持下來。

由於大分子的長鏈結構和纏結，聚合物熔體的流動（dòng）行（háng）為遠比低分子液體複雜。在寬（kuān）廣的剪切（qiē）速率範圍內，這類液體流動時（shí）剪切力和剪切速率不再（zài）成比例關係，液體的黏度也不是一個（gè）常數（shù），因（yīn）而聚合物熔體的（de）流變行（háng）為不服從牛頓流動定（dìng）律。通常把流（liú）動行為不（bú）服從（cóng）牛頓流動（dòng）定律（lǜ）的流動稱為非牛頓型（xíng）流動，具有這種流動（dòng）行為的液體稱為非牛頓流體。此時，大多數聚合（hé）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（liú）體狀（zhuàng）態剪切速率下的流動曲線。它（tā）們已不再是簡單的直線，不同類型流體（tǐ）的流動曲線是向上或向下彎曲的複雜曲線。當作用於假塑性流體的切應力（lì）變化時，剪切速率的變化要比切應力的變化快得多。而膨脹性流體（tǐ）的流變行為則正好（hǎo）相反，流體中剪切速率的變化比切應力的變化（huà）要（yào）慢。很明顯（xiǎn），流體的黏度（dù）已不是一個常數（shù），它隨剪切速率或切應力（lì）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 提出的所謂指數定律方程是一種較能反映黏性流體流變性質的經驗性表達式，在有（yǒu）限（xiàn）的範圍內有相當好的（de）準確性，且（qiě）形式簡單。對一定的成型注塑加工過程來說，剪切速率總不可能很寬，因此，指數定律（lǜ）在分析（xī）液體的流變行為、加工的計算以及 注塑加（jiā）工設備或（huò）模具的設計等方麵都較成功。該定律認為：聚合物黏（nián）性流體在定溫下於給定的剪切（qiē）速（sù）率範圍內流動時，切應力和剪切速率具有指數函數關係。

表觀黏度表征的是非牛頓流體在外力作用下抵抗（kàng）剪切變形的能力，表觀黏度除與流（liú）體本身性質及溫度有（yǒu）關外，還受（shòu）剪切速率影響，這就意味著外力（lì）大小及其作用的時間也能改變流體的黏稠性。

在指數流動規律中，非牛頓指數n和稠度係數K均可由試（shì）驗測定。當n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流（liú）體轉（zhuǎn）變為（wéi）牛頓流體（tǐ），所以n值可用來反映（yìng）非牛（niú）頓流體偏離牛頓流體性質的程（chéng）度。n<1時，稱為假（jiǎ）塑性流體。在注射成型中，除（chú）了熱固性聚合（hé）物和少（shǎo）數熱塑性聚合物外，大多數聚合物熔體均（jun1）有近似假塑性流體（tǐ）的流變學性質。n>1時，稱為膨脹性流體。屬於膨脹性流體的主要是（shì）一些固體含量（liàng）較高的聚合物懸浮液，以及（jí）帶有凝膠結（jié）構的聚合物溶液和懸浮液，處於較高（gāo）剪切速率下的聚氯乙烯（xī）糊的流動（dòng）行（háng）為就近似這類流體。

在一定的成型注塑加工工藝（yì）條件（jiàn）下，塑料的剪切速率的範（fàn）圍通常是固定的，如壓縮成型時的剪切（qiē）速率範圍為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速（sù）率範圍下（xià）的黏度數據，則對該種塑料（liào）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。譬如（rú）在注射成型時，如果某一塑料熔體在溫度不大於其降解溫度且剪切速（sù）率為103s-的情況（kuàng）下測得其表觀黏度為50~500Pa·s,則（zé）在注射過程中將不（bú）會發生困難。表觀黏度過大時，則（zé）塑料模的大（dà）小與設計就（jiù）受到較大的限製，同時壓縮塑件很易（yì）出現缺陷;過小時，溢料的現象比較嚴重，塑件質量也會產生問題。

標題：注塑加工廠牛頓流體及其流變方程 網址：http://www.lw2007.com/news/show/id/1654.html

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