眾（zhòng）所周（zhōu）知（zhī），液體在平直（zhí）圓管內（nèi）受切應力而發生流動的形式有層（céng）流和湍流（liú）兩種。層（céng）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彼此相同，但各層之間的（de）速度卻不一定相等，而且各層之間（jiān）也無明顯的相互影響。如果（guǒ）增大流動（dòng）速度而使其超過一定的臨界值，則流動形式轉為湍流，湍流（liú）時液體各點速度的（de）大小（xiǎo）和方向都隨時間而變化。層流（liú）與湍流的區分以雷諾數(Re)為準，在成型注塑加工 過程中，聚合物（wù）熔體（tǐ）流動時的雷諾數常（cháng）小於10,而聚合物分散體的雷諾數常不止此數，但也不會大於2100,所以它們的流（liú）動基本上是層流。

為了研究流體流動的性質，可以把層流流動看成（chéng）是一層層彼此相鄰的薄層液體沿外力作（zuò）用方向進行的相對滑移。液層是（shì）平直的平麵，彼此之間完全平行。F為外部作用於整個液體（tǐ）的恒定剪切力，A為（wéi）向兩端無限延伸的液層麵（miàn）積。管壁附 dv 近液層同時受到液體黏性阻力和管（guǎn）壁摩擦力的作用，在管(管壁（bì）)摩擦力壁上液層的移動速度為零。這（zhè）樣，就可以用剪切速率來代（dài）替速（sù）度梯度，兩者在數值上相等。

牛頓(Newton)在（zài）研究低（dī）分（fèn）子液體（tǐ）的流動行為時，發現切應力和剪切（qiē）速率之間存在（zài）著一定關係，說明液（yè）層單位表麵上所加的切應力r與液層間（jiān）的速度梯度成正比，n為比例常數，稱為牛頓黏（nián）度。它是液體自身所固有的屬（shǔ）性，反映了液體（tǐ）的黏稠性，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，與其分子結構和（hé）所處溫度有關。描（miáo）述了層流液體簡單的規（guī）律，通常稱為牛頓流動定律，即牛頓流體的流變方程。凡（fán）液（yè）體層流時符合牛頓流動定律的通稱（chēng）為牛頓（dùn）流體。其特征為應變隨應力作用的時間線性地增加，且黏度保持（chí）不變，應變具有不可逆性質，應力解除後應變以變形保持下來。

由於大分子的長鏈結構和纏結，聚（jù）合物熔體的流（liú）動行為遠比低分子液體複雜。在寬廣的剪切速率範圍內，這類液體流動時剪切力和剪切速率不再成比例關係，液體的黏度（dù）也不是一個常數，因而聚（jù）合（hé）物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（niú）頓流動定律的流動稱為非牛頓型流動，具（jù）有這種流動行為的液體稱為非牛頓流體。此時，大多數聚合物都表現為非牛頓流體。

塑（sù）料成型注塑（sù）加工中常用聚合物在非牛頓流體狀態剪切（qiē）速率下的流動曲線。它們已不再是簡單的直線，不同類型流體的流動曲線是向上或向下（xià）彎曲的複雜曲線。當作用於假塑性流體的切應力變化（huà）時，剪切速（sù）率的變化要比切應（yīng）力（lì）的變化快得多。而膨脹性流體的流變行為則正好相反，流體（tǐ）中（zhōng）剪切速率的變化比切應（yīng）力的變（biàn）化（huà）要慢。很明顯，流（liú）體的黏度（dù）已（yǐ）不是一個常數，它隨剪切速率或切應力而變化。

因此，將非牛（niú）頓流（liú）體的黏度（dù）定義為表觀黏（nián）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（xìng）表達（dá）式，在有限的範圍內（nèi）有相當好（hǎo）的準確性，且形式簡單。對一定的成（chéng）型注塑（sù）加工過程來說（shuō），剪切速率總不可能很寬，因此，指數定律在分析液體的流變（biàn）行為（wéi）、加工的計算以及 注塑加工設備或模具的設計等方麵都較成功。該定律認為：聚（jù）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，切應力和剪（jiǎn）切速率具有指數函數關係。

表觀黏度（dù）表征的是非（fēi）牛頓流體在（zài）外力作用下抵抗剪切變形的能力，表（biǎo）觀黏度除與流體本身性（xìng）質及溫度有關外，還受剪切速率影響，這就意味著外力大小及其作（zuò）用的時間也能改變流體的黏稠性。

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

在一定的成（chéng）型注塑（sù）加工工藝條件下，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（yā）注成（chéng）型時（shí）為102~103s等。對於給定的塑料來說（shuō），如果（guǒ）通（tōng）過實驗（yàn）求（qiú）得了在這（zhè）種剪切速率範圍下的黏度數據（jù），則對該種塑（sù）料在指定 注塑加工成型方（fāng）法（fǎ）中的操作難易程度就能作（zuò）出初步判斷。譬（pì）如在注射成型時，如果某一塑料（liào）熔體在溫度（dù）不大於其降解溫（wēn）度且剪切速率為103s-的情況下測得（dé）其表觀黏度為50~500Pa·s,則在注（zhù）射過程中將不會發生困難。表觀黏度過大（dà）時，則塑料模（mó）的大（dà）小與（yǔ）設計就受到較大的限（xiàn）製，同（tóng）時壓縮塑件很易出現缺陷;過小時，溢料的現象比較嚴重，塑（sù）件質量也（yě）會產生問題。

標題：注塑（sù）加工廠牛（niú）頓流體及其流變方程 網址：http://www.fakumen.com/news/show/id/1654.html

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