眾所周知，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種。層流時，液體的流動是按許多彼此平行的（de）流層進行的;同流層（céng）之（zhī）間的各點速度彼此相同，但各層之間的速度卻不一定相等，而且各層之間也無明顯的相互影響（xiǎng）。如果增大流動速度而使其超（chāo）過一定的臨界值，則流（liú）動形式轉（zhuǎn）為湍流，湍流時液體各點速度的大小和方向都隨時間而變化。層流與湍流的區分以雷（léi）諾數(Re)為準（zhǔn），在成型注塑加工（gōng） 過程中，聚（jù）合物熔體流動時的雷諾數常（cháng）小於10,而聚合物分散體的（de）雷諾數常不止此數，但也不會大於2100,所以它們的流動（dòng）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是一層層彼此相鄰的薄層液體沿外（wài）力作用方向進行的相對滑（huá）移。液層是平直（zhí）的平麵，彼此（cǐ）之間完全平行。F為外部作用於整個液體的（de）恒定剪切力（lì），A為向兩端（duān）無限延伸的液層麵積。管壁附 dv 近（jìn）液層同時受到液體黏性阻力和管壁摩擦力的作用，在管（guǎn）(管壁)摩擦力（lì）壁上液層的移動速（sù）度為零。這樣，就可以用剪切速率來代替速度梯度，兩者在數（shù）值上（shàng）相等。

牛頓(Newton)在研究低分子液體的流動（dòng）行為（wéi）時，發現（xiàn）切應力和剪切速率之間存在（zài）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（tī）度成正比，n為比例常數，稱為牛頓黏度（dù）。它是液體（tǐ）自身所固有的屬性，反映了液體的（de）黏稠性，n的大小表征液體抵抗外力引起形變的能力，不同液體的n值不同，與其分子結構和所處溫度有關。描述了層流液體簡單的規律，通常稱為牛（niú）頓流動定律，即牛頓流（liú）體的流變方程（chéng）。凡液體層流時符合牛頓流（liú）動定律的通（tōng）稱為牛頓流體。其（qí）特征為應變隨應力（lì）作用的時間線（xiàn）性地增加，且黏度保（bǎo）持不變，應（yīng）變具有不可（kě）逆性質，應（yīng）力（lì）解除後應變以變形（xíng）保持下來。

由於（yú）大分子的長（zhǎng）鏈結構和纏結，聚（jù）合物熔體的流動行為遠比（bǐ）低分子液體複雜。在寬廣的剪切速率範圍內，這（zhè）類液（yè）體流動時剪切力和剪切速率（lǜ）不再成（chéng）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（fú）從牛頓流動定律。通常把流動行為不服從牛頓流（liú）動定律的流動稱（chēng）為（wéi）非牛頓型流動，具有這種流（liú）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。

塑料（liào）成型注塑加工中常用（yòng）聚合物在非牛頓（dùn）流體狀態剪（jiǎn）切速率下的流動曲（qǔ）線。它們已不再是簡單的直線，不同類型（xíng）流體的流動曲線是向上或向下彎曲的（de）複雜曲線。當作用（yòng）於假塑（sù）性流體的切應力變化時，剪切速率的變化要比切應力的變化快得多。而膨脹性流（liú）體的流變行為則正好相反，流體中剪切速率的變化比切（qiē）應力的變（biàn）化要慢。很（hěn）明顯，流體的黏度已不是一個（gè）常數，它隨剪切速率或切應力而變化。

因此，將非牛頓流體的（de）黏度定義為表（biǎo）觀黏度n。由（yóu）Ostwald-De Waele 提出的所謂指數（shù）定律方程是一種較（jiào）能反映黏（nián）性流體流變性質的（de）經驗性表達式（shì），在有限（xiàn）的範圍內有（yǒu）相當好的準確性，且形式簡（jiǎn）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（yīn）此，指數定律在分析液體的流變行為、加工的（de）計算以及 注塑加工設備或模具（jù）的設計等方麵都較成功（gōng）。該定律認為（wéi）：聚（jù）合物黏性流體（tǐ）在定溫下於給（gěi）定的剪切速率範圍內流動（dòng）時，切應力和剪切速率具有（yǒu）指數函（hán）數關係。

表觀（guān）黏度表（biǎo）征的是非牛（niú）頓（dùn）流體（tǐ）在外力作用下抵抗剪切變形的能力，表觀（guān）黏度（dù）除與流體本身性質及溫度有關外，還受剪切速率影響，這就意味著外力（lì）大小及其作用（yòng）的時間也能改變（biàn）流體的黏稠性。

在指數（shù）流動（dòng）規律中，非牛頓指數n和（hé）稠度係數K均可（kě）由試（shì）驗測定。當n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流體轉變（biàn）為牛頓流（liú）體（tǐ），所以n值可用來反映非牛頓（dùn）流體偏離牛頓流體（tǐ）性質的程度。n<1時，稱為假塑性（xìng）流體。在（zài）注射成（chéng）型中（zhōng），除了熱固性聚合物和少數熱（rè）塑性聚合（hé）物（wù）外（wài），大多數聚合物熔體均（jun1）有近似假塑性流體的流變學（xué）性質。n>1時，稱（chēng）為（wéi）膨脹性流體。屬於膨脹性流體的主（zhǔ）要是（shì）一（yī）些固體（tǐ）含量較高的聚合物懸浮液（yè），以及帶（dài）有凝膠結構的聚合物（wù）溶液和懸浮液，處於較（jiào）高剪切速率下（xià）的聚氯乙烯（xī）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（jiàn）下，塑料的剪切速率的範圍通常（cháng）是固定的，如壓縮成型時的（de）剪切速率（lǜ）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，如果通過實（shí）驗求得了在這種剪（jiǎn）切速率範圍（wéi）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初步判斷（duàn）。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率為103s-的情況下測（cè）得其表觀黏（nián）度（dù）為（wéi）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（zé）塑料模的（de）大小與設計就受到較大的限製，同時（shí）壓縮塑件（jiàn）很（hěn）易出現缺陷;過小時，溢料的現象比較（jiào）嚴（yán）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.snshentu.com/news/show/id/1654.html

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