眾所周知，液體在平直圓管內受切應力而發生流動（dòng）的形（xíng）式有層流和湍（tuān）流兩種（zhǒng）。層流時，液體（tǐ）的流動是按許多彼此平行的流層進（jìn）行的;同流層之間的各點速度（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。如果（guǒ）增大流動（dòng）速（sù）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（liú）時（shí）液體（tǐ）各點速度的大小和方向都隨時間（jiān）而變化。層流與湍流（liú）的區分以雷諾數(Re)為準，在（zài）成型注塑加（jiā）工 過程中，聚合（hé）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數常不止此數，但也不（bú）會大於2100,所以它（tā）們的流動基本上是層流。

為了研究流體流動（dòng）的性質，可以把層流流動看成是（shì）一層層彼此（cǐ）相鄰（lín）的（de）薄層液體沿（yán）外力作用方向進行（háng）的相對滑移。液層是平直的平麵，彼此之間完全平行。F為外部作用於整個液體的（de）恒定剪切力，A為向兩端無（wú）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作用，在管（guǎn）(管壁（bì）)摩擦力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（dù）梯度，兩者在數值上相等。

牛頓(Newton)在研（yán）究低分子液體（tǐ）的流動行為時（shí），發現切應力和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r與液（yè）層間的速度梯度成正比，n為比例常數，稱（chēng）為牛頓黏度。它是液體自身（shēn）所固有的屬性（xìng），反映了液體（tǐ）的（de）黏稠（chóu）性，n的（de）大小表征液體抵抗外力引起（qǐ）形變的能力，不同液體的n值不同，與其分（fèn）子結構（gòu）和所處溫度有關。描述了層流液體簡單的規律，通常稱為牛頓流動定律，即牛頓流體的流變方程（chéng）。凡液體層流時符合牛頓（dùn）流動定律的通稱為牛頓（dùn）流（liú）體（tǐ）。其特征（zhēng）為應變隨應力作用的時間線性地（dì）增加，且黏度（dù）保持不變，應變具有不可逆性質（zhì），應力解除後應變（biàn）以變形保持下來。

由於大分子的長鏈結構和纏結，聚合物（wù）熔（róng）體的流動行為遠比低分子液（yè）體複（fù）雜。在寬廣的剪切速率範圍內，這類液（yè）體流動時剪切力和（hé）剪切速率不（bú）再成比例關係，液體的黏度也（yě）不是一個常數，因而聚合物熔體的流變行為（wéi）不服從牛頓流動（dòng）定律。通（tōng）常把流動行為不服從牛頓流動定律的流動稱為非牛頓型（xíng）流動，具有這種流動行為的液體稱為非牛頓流體。此時，大（dà）多數聚合（hé）物都表（biǎo）現為非（fēi）牛頓流體。

塑料成型注塑加工中常用聚合物在非牛頓流體狀態剪切速率下的流動曲線。它們已不再是簡單的直線，不同類（lèi）型流體（tǐ）的流動曲線是向上或（huò）向下（xià）彎曲的複雜曲線。當作用於假塑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（dé）多。而膨脹性流體的流變行為則正（zhèng）好相反，流體中剪切速率的變化比切應力的變化（huà）要慢。很明顯，流體的黏（nián）度（dù）已不是一個常數，它隨剪切速率或切應力而變化（huà）。

因此，將非牛頓流體的（de）黏度定義（yì）為表觀黏度n。由Ostwald-De Waele 提出的所謂指數定律方程是一種較（jiào）能反映黏性流體流變性質的經驗性表達式，在有限的（de）範圍內有相當好的準確性，且形式簡單。對一定的成（chéng）型注塑加（jiā）工過程來說，剪切速率總不可能很寬（kuān），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（sù）加工設備或模具的設（shè）計等方麵都（dōu）較成功。該定律（lǜ）認（rèn）為：聚合物黏性流體在定溫下於給定的剪切速率範圍內（nèi）流動時，切應力和剪切（qiē）速（sù）率具有指數函數關係（xì）。

表觀黏度表征（zhēng）的是非牛頓流體（tǐ）在外力作用（yòng）下抵抗剪切變形的（de）能力，表觀黏度除與流體本身性（xìng）質及溫（wēn）度有關外，還受剪切速（sù）率影響，這就意味著外力大小（xiǎo）及其作用的時間也能（néng）改變流體的黏稠性。

在指數流動（dòng）規律中，非牛頓指數n和稠（chóu）度係數K均可由試（shì）驗測定。當n=1時，na=K= n,這意味著（zhe）非牛頓流體轉變為牛頓（dùn）流體，所以n值可用來反（fǎn）映非（fēi）牛頓流體偏離牛頓流體性質的程度（dù）。n<1時，稱為假塑性流體。在注射成型中，除（chú）了熱固（gù）性聚合物和少數熱塑性聚合物外，大多（duō）數聚合（hé）物熔體均有近似假塑性流體的流變學（xué）性（xìng）質。n>1時（shí），稱為膨脹性流體。屬於膨脹性流（liú）體的主（zhǔ）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（gāo）剪（jiǎn）切速率下的聚氯乙烯糊的流動行為就近似這（zhè）類（lèi）流體。

在一定的成型注塑加工工藝條件下，塑料的剪切（qiē）速率的範圍通常是固定（dìng）的（de），如壓縮成型時（shí）的剪切速率範圍為（wéi）1~10s;注射成型（xíng）時為103~105s-;壓注成型（xíng）時為102~103s等。對於給定的塑（sù）料來說，如果通過實驗求得了在這（zhè）種（zhǒng）剪切速率範圍下（xià）的（de）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。譬如在注射成（chéng）型時，如果某一塑料熔體在溫度不（bú）大於其降解溫度且剪（jiǎn）切速率為103s-的情況下測得其表觀（guān）黏度為50~500Pa·s,則在注射過程中將不會發生困難。表觀黏度過大時（shí），則塑（sù）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，溢料的現象比較嚴（yán）重，塑件質量也會產生問題。

標題：注塑加工廠牛頓（dùn）流體及其流變（biàn）方程 網址（zhǐ）：http://www.xueqin5.com/server/show/id/1654.html

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