眾所（suǒ）周知，液（yè）體在平直（zhí）圓管內受切應力而發（fā）生流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（háng）的流層進行（háng）的;同流層之間的各點速度彼此（cǐ）相同，但（dàn）各層之間的速度卻不一定相等，而且各層之間也無明（míng）顯的（de）相互影響。如果增大流動速度而使其超（chāo）過一定的臨界（jiè）值，則流動形式轉為湍流，湍流時液體各點（diǎn）速度的大小（xiǎo）和方向都隨時間而變化。層流與湍流的區分以雷諾數（shù）(Re)為準，在成（chéng）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（ér）聚合物分散體的雷諾（nuò）數常不止此數，但也不會大於2100,所以（yǐ）它們的（de）流動（dòng）基本上是層流。

為（wéi）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薄層液體沿外力作用方向（xiàng）進行（háng）的相對滑移。液層是平直（zhí）的平麵，彼此之間完全平行。F為外部作用（yòng）於整個液體的（de）恒（héng）定剪切力，A為向兩端無限延伸的液層麵積。管壁附 dv 近（jìn）液（yè）層同時受到液體黏性阻力和（hé）管壁摩擦力的作用（yòng），在管(管壁)摩（mó）擦力（lì）壁上液層的移動速度為零。這樣，就可以用剪切速率來代替速度梯度，兩者在數值上相等。

牛頓(Newton)在研究低分子液（yè）體的流動行為時，發現切應力和（hé）剪切速率（lǜ）之間（jiān）存（cún）在著一定關係，說明液層單位表麵上所加的切應力r與液層間的速度梯度成正比，n為比例常數，稱為牛頓黏度。它是液體（tǐ）自（zì）身所固有的屬性，反（fǎn）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（tǐ）的（de）n值不同，與其分子結構和所處溫（wēn）度有關（guān）。描述了層流液體簡單的規律，通常稱（chēng）為牛頓流（liú）動定律（lǜ），即牛頓流體的流變方程。凡液體層流時符合牛頓流動定律的通稱為牛頓流體。其特征（zhēng）為應變（biàn）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（kě）逆性質，應力解除後應變以變形保持下（xià）來。

由於大分子的長鏈結構和纏結，聚合物熔體的流動行為遠比低分子液體複雜。在寬廣的剪切速率範圍內（nèi），這類液體流動時剪切力和剪切速率不再成比例（lì）關係，液體的黏度也不是一個（gè）常數，因而（ér）聚合物熔體的流變行為不服從牛頓流動定律。通常（cháng）把流動行為不服從牛頓流動定律的流動稱為（wéi）非牛頓（dùn）型流動，具有這種流動行為的液體稱為非牛頓流體。此時，大多（duō）數聚合物都表現為非（fēi）牛頓流體。

塑料成型注塑加工中常用聚合物在（zài）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（lèi）型流體的流動曲線是向上或向下彎（wān）曲的複雜曲線。當作用於假（jiǎ）塑（sù）性（xìng）流體的切應（yīng）力變化時，剪切速率（lǜ）的變化要比切應力的變化快得（dé）多。而膨脹（zhàng）性流體的流變行為則（zé）正（zhèng）好相反，流體（tǐ）中剪切速率的變化比（bǐ）切應力的變化要（yào）慢。很明顯，流體的黏度已不是一個常數，它（tā）隨剪切速率或（huò）切應力而（ér）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（tí）出的所（suǒ）謂指數定（dìng）律方程是一種較能反（fǎn）映黏性（xìng）流體流變性質的經驗性表達式，在有限的範圍（wéi）內有相當好的準（zhǔn）確性，且形式簡單。對一定的成型注塑加工過程來說，剪切速率總不（bú）可能（néng）很寬，因（yīn）此，指數定律在（zài）分（fèn）析液體的流（liú）變行為、加工的計（jì）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：聚合物黏（nián）性流體在定溫下於給定的剪切速率範圍內流動時，切應力和剪切速率具有指數函數關係。

表觀黏度（dù）表征的是非牛頓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身性質及溫度有關外，還受剪切速率影響（xiǎng），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。

在指數流動規律中，非牛頓指數n和（hé）稠度係數K均可由試驗測定。當n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流（liú）體轉變為牛頓流體，所以n值可用來反映非牛頓流體偏離牛頓流體性質的程（chéng）度。n<1時，稱為假塑性流體。在注射成型中，除了（le）熱固（gù）性聚（jù）合物和少數熱塑性（xìng）聚合（hé）物外，大多數聚合物熔（róng）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（shǔ）於膨（péng）脹性流體的主要是一些固體含量較高的聚合物懸浮液，以及帶有凝膠結構的聚合物溶液和懸浮液，處於較高剪（jiǎn）切速率下的聚氯乙烯糊的流動行（háng）為（wéi）就近似這類（lèi）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（gù）定的，如壓縮成型（xíng）時的剪切速率範圍為（wéi）1~10s;注射成型時為103~105s-;壓（yā）注成型時（shí）為102~103s等。對於給定的塑（sù）料來說，如果通過實（shí）驗求得（dé）了在這種剪切（qiē）速率範圍下的黏度數（shù）據，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出初步（bù）判斷。譬如在注射成型時，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（dé）其表觀黏度為50~500Pa·s,則在注射過程中將不（bú）會發生困難。表觀黏度過大時，則塑料模的大小與設計就受到（dào）較大的限製，同時壓縮塑件很易出現缺陷（xiàn）;過小時，溢料的現象比較嚴重，塑件質量也會產（chǎn）生問題。

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

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