眾所周知，液體在平直（zhí）圓管內受切（qiē）應力（lì）而發生流動的形式有層流和湍流兩種（zhǒng）。層流時，液體的流（liú）動是按（àn）許多彼此平行的流層進行的;同流（liú）層（céng）之間的各點速度（dù）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。如（rú）果增大流動速度而使其（qí）超（chāo）過一定的臨界值，則流動（dòng）形式（shì）轉為湍流（liú），湍流時液體（tǐ）各點速（sù）度的大小和方向都隨時間而（ér）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（yú）10,而聚（jù）合物分散體的雷諾數常（cháng）不止此數，但也不會大於2100,所（suǒ）以它們的流動基本上是層流。

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移。液層是平直的平麵，彼此之（zhī）間完全平行。F為外部作用（yòng）於整個液體的恒（héng）定剪切力，A為向兩端無限延（yán）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（bì）)摩擦力壁上（shàng）液層的（de）移動速度為零。這樣，就可以用剪切速率來（lái）代替速度梯度，兩者在數值上（shàng）相等。

牛（niú）頓(Newton)在研究低分子液體的流動行為時，發現切應力和（hé）剪切速率之間存在著一定關係，說明液層單位表麵上所加的切應力（lì）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（tā）是液體自（zì）身所固有（yǒu）的屬（shǔ）性，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，不同液體的n值不同，與其分子結構和所處溫度有關。描（miáo）述了層流液（yè）體簡單的（de）規律，通常稱為牛頓流動定律，即（jí）牛頓流體的流變方程。凡液體層流（liú）時符（fú）合（hé）牛頓流動定律的通稱為牛頓流體。其特征為應變隨應力（lì）作用的時間線（xiàn）性地增加，且黏度保持不變，應變具有不可逆性（xìng）質，應力解除後應變以（yǐ）變形保持下來。

由於大分子的長鏈結構（gòu）和纏結，聚合物熔體的流動行為（wéi）遠比低分子液體複（fù）雜。在寬廣的剪切速率範圍（wéi）內（nèi），這類液體流動時剪切力和剪切速率不再成比例關（guān）係，液體的黏度（dù）也不是一個常數，因而聚合物（wù）熔體的流變行為不服從（cóng）牛頓流動定律。通（tōng）常（cháng）把流動行為不（bú）服（fú）從（cóng）牛（niú）頓流動定律的流動稱為非（fēi）牛頓型流動，具有（yǒu）這種流動行為的液體稱（chēng）為非牛頓流體。此時，大多數聚合物都表現為非（fēi）牛頓流（liú）體。

塑料成型注塑加工中常用聚合物在非牛頓流體狀態剪（jiǎn）切速率下的流（liú）動曲線。它們已（yǐ）不（bú）再是簡單的直線，不（bú）同類型流體的流動曲線是向（xiàng）上或向（xiàng）下彎曲的（de）複雜曲線。當（dāng）作用（yòng）於假塑性流體的切應力變化時，剪（jiǎn）切速率的變化要比切應力的變化快得多。而（ér）膨（péng）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）的變化要慢。很明顯，流體的黏度已不是一個常數，它隨剪切速率或切應力而變（biàn）化。

因此，將非牛頓流體（tǐ）的黏度定義為表觀黏（nián）度n。由Ostwald-De Waele 提出（chū）的所（suǒ）謂指（zhǐ）數定律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，在有限的範圍（wéi）內有相當（dāng）好的準確性，且形式簡單。對一定的成型注塑加工過程來說，剪切速率總不可能很寬，因此，指數定律（lǜ）在分析（xī）液體的流變行為、加工的計算以及 注塑加工設備或模具的設計等方麵都較（jiào）成功。該定律認為：聚合物黏性流體（tǐ）在定溫下於給定（dìng）的剪切速率範（fàn）圍內流動時，切應力和剪切速率具有指數函數關係（xì）。

表觀黏度表征的是非牛頓流體在外力作（zuò）用下抵抗剪切變形的能力，表觀黏（nián）度（dù）除與流體本身性質及溫度有關外，還受剪切速率影響，這就意味著外力大小及（jí）其作用的時間也能改變流體的（de）黏稠（chóu）性。

在指數流動規律中，非牛頓（dùn）指數n和稠度係數K均可由試驗測（cè）定。當（dāng）n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流（liú）體轉變為牛頓流體（tǐ），所以n值可用來（lái）反映非牛頓流體偏離牛頓流體性質的程（chéng）度。n<1時（shí），稱為假塑性流體。在注射（shè）成型中，除了熱固性聚合物和少（shǎo）數熱塑性聚合物外，大多數聚合物熔體均有近似假（jiǎ）塑性流體的（de）流變（biàn）學性質。n>1時，稱為膨脹性流體。屬於膨脹性流（liú）體的主（zhǔ）要是一些固（gù）體含（hán）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（liú）動行為（wéi）就近似（sì）這類流體。

在一定的成型注塑加（jiā）工工藝條件下，塑料的（de）剪切速率的範圍通常是固定（dìng）的，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（xíng）時為102~103s等。對於給定的塑料來說，如果通過實（shí）驗求得了在這種剪切速率範圍下的黏度數據（jù），則對（duì）該種塑料在指定 注（zhù）塑加工成型方法（fǎ）中的操作難易程度（dù）就能（néng）作出（chū）初（chū）步（bù）判斷。譬如在注射成型時，如果某一塑料熔體在溫度不（bú）大（dà）於其降（jiàng）解溫（wēn）度且剪切速率為103s-的情況下測（cè）得其表觀黏度（dù）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（sù）料模的大小與設計（jì）就受到較大的（de）限製，同時壓縮塑件很易出現缺陷;過小時，溢料的現象（xiàng）比較嚴重，塑件質量也會產生問題（tí）。

標題：注塑加工廠（chǎng）牛頓流體及其流變方程 網址：http://www.xueqin5.com/news/show/id/1654.html

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