眾所周知，液體在平（píng）直圓管內受切應力（lì）而發生流（liú）動的形式有層流和湍流兩種。層流（liú）時，液體的流動是按許多彼此平行的流（liú）層進行的（de）;同流層之間的各點（diǎn）速度彼此相同（tóng），但各層之間的速度卻不一定相（xiàng）等，而（ér）且各層（céng）之間也無明顯的（de）相互影響（xiǎng）。如果增大流動速度而使其超過一定的臨界值，則流動形式轉為湍流，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)為準，在成型注塑加工 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常不止此數，但也不（bú）會大於2100,所以它們的（de）流（liú）動基本上是層流。

為了研究流體（tǐ）流動的性質，可以把層流流動看成是一層層彼此相鄰的（de）薄層液（yè）體沿外力作用方向（xiàng）進行的相對滑移。液層（céng）是平直的平（píng）麵，彼（bǐ）此之間完（wán）全平行。F為外部作用於整個液體的（de）恒定（dìng）剪切力，A為向（xiàng）兩端無限延伸的液層麵積。管壁附 dv 近液層同時受到液體黏性阻力和管壁摩擦力的（de）作用，在管(管壁)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替速度梯度，兩者在數（shù）值上相等。

牛（niú）頓(Newton)在研究低分（fèn）子液體的流（liú）動行為（wéi）時，發現切應（yīng）力和剪（jiǎn）切速率之間存在著一定關係（xì），說明液層單位表麵上所（suǒ）加的切應力r與液層間的（de）速度梯度成正比，n為比例常數，稱為牛頓黏度。它是液體自（zì）身（shēn）所固有的屬性，反映了液（yè）體的黏稠性，n的大小表征液體抵抗外力引起形變的能力，不同液體的（de）n值不同，與其分子結（jié）構和所處溫度有（yǒu）關。描述了層流液體簡單的規律，通常稱為牛頓流動定律，即牛（niú）頓流體的流變方程（chéng）。凡液體層流時符（fú）合牛（niú）頓流動定律的通稱為牛（niú）頓流體。其特征為應變隨應力作用的時間線性地增加，且黏度保持不變，應（yīng）變具有不可逆性質，應力（lì）解除後應變以變（biàn）形保持下來。

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

塑料（liào）成型注塑加（jiā）工中常用聚合（hé）物在非牛頓流體狀態（tài）剪切速率下的（de）流動曲線（xiàn）。它們已不再是簡單（dān）的直線，不同類型流體的流動（dòng）曲線是向上（shàng）或向下彎（wān）曲的複雜曲線。當作（zuò）用於假塑性（xìng）流體的切（qiē）應力變化時，剪切速率的變化要比切應力（lì）的（de）變化（huà）快得多（duō）。而膨脹性流體的流變行為則正好相反，流體中剪切速率的變化比切應力（lì）的（de）變化要慢。很明顯，流體的黏度（dù）已不是一個常數，它（tā）隨剪切速率或切應力而（ér）變化。

因此（cǐ），將非牛頓流體（tǐ）的黏（nián）度定義為表觀黏度n。由（yóu）Ostwald-De Waele 提出的所謂指數定律（lǜ）方程是一種較能反映黏性流體流變性質的經（jīng）驗性表達式（shì），在有限的範圍內（nèi）有相當好（hǎo）的準確性，且形式簡單。對（duì）一定的成型（xíng）注塑加工過（guò）程來說，剪切速率總不可能很（hěn）寬，因此，指數定律在分析液體的流變行為、加工的計算以及 注塑加工設備（bèi）或模具的設計等方麵都較成功。該定律認為：聚合物黏性流（liú）體在（zài）定溫下於給（gěi）定的剪切（qiē）速率範（fàn）圍內流（liú）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（nián）度除與流體本身性質及溫度有關外，還受剪切速率影響，這就意味著外（wài）力大小（xiǎo）及（jí）其作用（yòng）的時間（jiān）也能改變流體的黏稠（chóu）性。

在指數流動規（guī）律中，非（fēi）牛頓指數n和（hé）稠度係數K均（jun1）可由試驗測定。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值可用來反映非牛頓流（liú）體偏（piān）離牛頓（dùn）流體性質的程度。n<1時，稱為假塑性流體。在注射成型中，除了熱固性（xìng）聚合物和少數熱（rè）塑性聚合物外，大多數聚（jù）合物熔體均有近似假塑性流體的流變學性質。n>1時，稱為膨脹性流體。屬於（yú）膨脹性流體的主（zhǔ）要是一些（xiē）固體含量（liàng）較高的聚合物懸（xuán）浮液，以及帶有凝膠結構的聚合物溶（róng）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近似這類流體。

在一定的成型注塑加工工藝條件下，塑料的剪切速率的範圍通常是固定的，如壓縮成型（xíng）時的剪切速率（lǜ）範圍為1~10s;注射成型時為103~105s-;壓注成（chéng）型（xíng）時為102~103s等。對於給定的塑料來說，如果通過實驗求得了在這種剪（jiǎn）切速率範圍下的黏度數據，則對（duì）該種塑料在指定 注（zhù）塑加工成型方法中的操作難易程度就能作出初步判斷。譬如在注射成型時，如（rú）果某一塑（sù）料熔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（dù）為（wéi）50~500Pa·s,則在注射過（guò）程中將不（bú）會發生困難。表觀黏度過（guò）大時，則（zé）塑料模的大小與設計就受到較大的限製（zhì），同時壓縮塑件很易出現缺陷;過小時，溢料的現象比較（jiào）嚴重，塑件質量也會產生問題。

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

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