眾所周知，液（yè）體在平直圓管內受切應力而發生流動的形式有層流和（hé）湍流兩種。層流（liú）時，液體的流動是按許多彼此平（píng）行的流層進行的;同流（liú）層之間的各點速（sù）度彼此相（xiàng）同，但各層之間的速度卻不一定相等，而（ér）且各層之間也無明顯的相互影響。如果增大流動速度而使其超過一定的（de）臨界值，則（zé）流動形式轉為湍流（liú），湍流時液體各點速度的大小和（hé）方向都隨時間而變化。層流與湍流的區分以雷諾數(Re)為（wéi）準（zhǔn），在成型注塑加工 過（guò）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常（cháng）不止此數，但（dàn）也不（bú）會大於2100,所以它們（men）的流動基本上是層流。

為了研究（jiū）流體流動的性質，可以把層（céng）流流動看（kàn）成是一層層彼此相鄰的薄層（céng）液體沿外力作（zuò）用方向進行的相對滑移（yí）。液層是平直的平麵，彼此之間完全平行。F為外部作（zuò）用於整個液體（tǐ）的恒定剪切力，A為（wéi）向兩端無限延（yán）伸的液層麵積。管壁附 dv 近液層同時（shí）受到液體黏性阻力和管（guǎn）壁摩擦力的作用，在管(管壁)摩擦力壁上液（yè）層的移動速度（dù）為零。這樣，就（jiù）可以用（yòng）剪切速率來代（dài）替速度梯度，兩（liǎng）者（zhě）在數（shù）值上相等。

牛頓(Newton)在研究（jiū）低分子液體（tǐ）的流動行為（wéi）時，發現切應（yīng）力和剪切速率之間存在（zài）著一定（dìng）關係，說明液層單（dān）位表麵上所加的切應力r與液層（céng）間的速度梯度成正比，n為比例常數，稱為牛頓黏度。它是液體自身（shēn）所固有的（de）屬性（xìng），反映了液體的黏稠性，n的大小表征液體抵抗外力引起形變的能力（lì），不同液體的n值不同，與其分子結構和所處溫度有關。描述了層（céng）流液體簡單的規律，通常稱為牛頓流動定律，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（chēng）為牛頓流體。其特征（zhēng）為應變隨應力作用的時間線性地增（zēng）加，且黏（nián）度保持不變，應變具有不可逆性（xìng）質，應力解除後應（yīng）變以變形保持下來（lái）。

由於大分子的長鏈結（jié）構和纏結，聚合物熔體的流動行為遠比低分子液體（tǐ）複雜。在寬（kuān）廣的剪（jiǎn）切速率範圍內，這類液體流動時剪切力和剪切速率不再成比（bǐ）例關（guān）係，液體的黏度也不是一個常數，因（yīn）而聚合物（wù）熔體的流變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（dòng），具有這種流動行為的液體稱為非牛頓流體。此時，大（dà）多數聚合物都表現為非牛頓流體。

塑（sù）料成型注塑加工中（zhōng）常用聚合物在（zài）非牛頓流體狀態剪切速（sù）率下的流（liú）動曲線。它們已（yǐ）不再是（shì）簡單的直（zhí）線，不同類型流（liú）體的（de）流（liú）動曲線是向上或向下彎曲的複雜曲（qǔ）線。當作用於（yú）假塑性流體的切應力變化時，剪切（qiē）速率的變化要比切應力的變化快得多。而膨脹（zhàng）性流體的流（liú）變行為則正好相反，流體（tǐ）中（zhōng）剪（jiǎn）切速（sù）率的變化比切應力（lì）的變化要慢。很明顯，流體的黏度已不是一個常（cháng）數，它隨（suí）剪切速率或切應力而變化。

因此，將非牛（niú）頓流體的（de）黏（nián）度定義為表觀黏（nián）度n。由Ostwald-De Waele 提出（chū）的（de）所謂指數（shù）定律方程是一種較能（néng）反映黏性流體（tǐ）流變性質的（de）經驗（yàn）性表達式，在有限的範圍內有相當好的準確性（xìng），且形式簡單。對一定（dìng）的成型注塑加工過程（chéng）來說，剪切速率總不可能很寬，因此，指數定律在分析（xī）液體的流變行為、加工的計算以及 注塑加工設（shè）備或（huò）模具的設計等方麵都較成功（gōng）。該定（dìng）律認為：聚合物黏性流體在定溫下於給定的剪切速率範圍內流（liú）動時，切應（yīng）力和剪切速率具有（yǒu）指數（shù）函數關係。

表觀黏度表征的是非牛頓（dùn）流體在外力作用下抵抗剪切變形的能力，表觀黏度除與流體本（běn）身性質及（jí）溫度有關外，還受剪切（qiē）速率影響，這就意味著外力大小及其（qí）作用的時間也能改變流體的黏稠性（xìng）。

在（zài）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n=1時，na=K= n,這意味著非（fēi）牛頓流體（tǐ）轉變為牛頓流體，所以n值可用來反映非牛頓流體偏離牛頓流體性質的程度。n<1時，稱為假塑性流體（tǐ）。在注射（shè）成型中，除了熱固性聚合物和少數熱塑性聚（jù）合物外（wài），大多數聚合物熔體均有近似（sì）假塑性（xìng）流體的流變學（xué）性（xìng）質。n>1時，稱（chēng）為（wéi）膨脹性（xìng）流體。屬（shǔ）於膨脹性流體的主要是一些固體含量較高（gāo）的聚合物懸浮液，以及帶有凝膠結構的聚合物溶液和（hé）懸浮液，處於較高剪切速率（lǜ）下的聚氯乙烯糊的流動行為就近（jìn）似這（zhè）類流體。

在一定的（de）成型注塑加工工藝條件下（xià），塑料的剪切速率的範圍通常是固定的（de），如壓縮成型時的剪切速率範圍為1~10s;注射成型時為103~105s-;壓注成型時為102~103s等。對（duì）於給定的塑料來（lái）說，如果通過實驗求得了在（zài）這種剪切速率範圍下的黏度數據，則對該種塑料在指定 注塑加工成型方法中的操作難易程度就能作出（chū）初步判斷。譬如在注射成型時（shí），如果某一塑料熔體在溫度不（bú）大於其降解溫度且剪切（qiē）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（yā）縮塑件很（hěn）易出現缺陷;過小時，溢料的現象（xiàng）比較嚴（yán）重（chóng），塑件質量也會產生（shēng）問題。

標題：注塑加（jiā）工廠牛頓流體及（jí）其流變方程 網址：http://www.chgwy.cn/news/show/id/1654.html

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