眾所周知，液體在（zài）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（shì）按許多彼此平行的流層（céng）進行（háng）的;同流（liú）層之間的各點速度彼此相同，但（dàn）各（gè）層之間的速度卻不一定相等，而且各層之（zhī）間也無明顯的相（xiàng）互影響。如果增大流動速度而使其超過一定的（de）臨界值，則（zé）流動形式轉為湍流，湍流時（shí）液體各點（diǎn）速度的大小和方向都（dōu）隨時間而變化。層流（liú）與（yǔ）湍流的區分以（yǐ）雷諾數（shù）(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（léi）諾數常不止（zhǐ）此數，但（dàn）也不會大於2100,所以它們（men）的流（liú）動基本上是層流。

為了研究流體流動（dòng）的性質，可以把層流流動看成是一層（céng）層（céng）彼此相鄰的薄層液體沿外力作用（yòng）方（fāng）向進行的相（xiàng）對滑移。液層是平（píng）直的平麵，彼此之（zhī）間（jiān）完全平行。F為外部作用於整個液體的（de）恒定剪切力，A為向兩端無限延伸的液層麵積（jī）。管壁附 dv 近液層同時受到液體黏性（xìng）阻力和管壁（bì）摩擦（cā）力的作用，在管（guǎn）(管壁)摩擦力壁上液層的移動速度（dù）為零。這樣，就可（kě）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（yán）究低（dī）分子液體的流動行為時，發現切應力和剪切速率（lǜ）之間存在著一定關係，說明液層單位表麵上所加（jiā）的切應力r與液層（céng）間的速度（dù）梯度成正比，n為（wéi）比例常數，稱（chēng）為牛頓黏度。它是液體（tǐ）自身所固（gù）有的屬性，反映了液體的黏稠性，n的大小表征液（yè）體抵抗外力引起形變的能力（lì），不同液體的n值不同，與其（qí）分子結構和所處溫（wēn）度有關。描述了層流液體簡單的規律，通常稱（chēng）為（wéi）牛頓流動定律，即牛頓流體的流變方程。凡液體層流時符合牛頓流動定律（lǜ）的通稱為牛頓流體。其特征為（wéi）應變隨應力作用的時間線性地增（zēng）加，且黏度保持不變，應（yīng）變具有不（bú）可逆性質，應力解（jiě）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（lǜ）範圍內（nèi），這類（lèi）液（yè）體流動時剪（jiǎn）切力和剪切速率不再成比例關（guān）係，液體的黏度也不是一（yī）個常數，因而聚（jù）合物（wù）熔體的流變行為不服從牛（niú）頓流動定律。通常把流動行為不服從牛頓流動（dòng）定律的流（liú）動稱為非牛頓型流動，具有這種（zhǒng）流動行為的液體稱為非牛頓流體（tǐ）。此時，大多數（shù）聚合物都表現為非牛頓流體。

塑料成型注塑加工中常（cháng）用聚合物在非牛頓（dùn）流體狀態剪切速率下的流動（dòng）曲線。它們已不再是簡單的直線（xiàn），不同類（lèi）型（xíng）流體的流動曲線是向上（shàng）或向下（xià）彎曲的複雜曲線。當作用於（yú）假塑性流體的切（qiē）應力變化（huà）時，剪切速率的變化要比切應力的變化快得多。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的變化要慢。很明顯，流體的黏度已（yǐ）不是一個常數，它（tā）隨剪切速率或切應力（lì）而（ér）變化。

因（yīn）此，將非牛頓流體的黏度定義為表觀黏度n。由（yóu）Ostwald-De Waele 提（tí）出的所謂指（zhǐ）數（shù）定律方程是一種（zhǒng）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（fàn）圍內有相當好的準確性，且形式簡單。對一定的（de）成型注塑加工（gōng）過程來說，剪（jiǎn）切速率總不可能很寬，因此，指數定律在分析液體的流變行為、加（jiā）工的計算（suàn）以及 注塑加（jiā）工設備（bèi）或模具的（de）設計等方麵（miàn）都較成功。該定律認為：聚合物黏性流體在定（dìng）溫下於給（gěi）定的剪切速率範圍內流（liú）動時，切應力和剪切（qiē）速率具有指數函數關係。

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

在指數（shù）流動規律中（zhōng），非牛頓指數n和稠度係數K均可由試驗測定。當n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流體轉變為牛頓流體，所以n值可用來反映（yìng）非牛頓流體偏（piān）離牛頓流體性質的程度。n<1時，稱為（wéi）假塑性流體。在注射成型中，除了熱固性聚合物和（hé）少數熱塑（sù）性（xìng）聚合物外，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，稱為膨脹性流體。屬於膨脹性流（liú）體的主要是一些（xiē）固體含量較高的聚（jù）合物懸浮液，以及（jí）帶有（yǒu）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（dòng）行為（wéi）就近似這類流體。

在一定的成型注（zhù）塑加（jiā）工工藝條件下，塑料（liào）的剪切速率的範圍通常是（shì）固定的，如壓縮成型時的剪（jiǎn）切（qiē）速率（lǜ）範圍為1~10s;注射成型時為（wéi）103~105s-;壓注成（chéng）型（xíng）時為102~103s等。對於給定的塑料（liào）來說，如（rú）果通過實（shí）驗求得了在這種剪切（qiē）速率範（fàn）圍下的黏度數據，則對該（gāi）種塑料在指定 注塑（sù）加工成型方法中的操（cāo）作難易程度就能作出初步判斷。譬如在注射（shè）成型時，如果某一塑料熔體在溫度不（bú）大於其降解溫（wēn）度且剪切速率為103s-的情況下測得其表觀黏度為50~500Pa·s,則在注射過程中將不會發生困（kùn）難。表（biǎo）觀黏度過大（dà）時，則塑料模的大小與設計就受到較大的限製，同時壓（yā）縮塑件很易出現缺陷;過小時（shí），溢料的現（xiàn）象比（bǐ）較嚴（yán）重，塑件質量也會產生問題。

標題：注塑加（jiā）工（gōng）廠牛（niú）頓流體及其流變方（fāng）程 網址：http://www.xueqin5.com/news/show/id/1654.html

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