眾所周知，液（yè）體在平直圓管內受切應力（lì）而發生流動的形式有層流和湍流兩種。層（céng）流時，液體的流動是按許多彼此平行的流層進行的;同（tóng）流（liú）層之間的各點（diǎn）速度彼此相同，但各層之間的（de）速度卻不一定相等，而且各層之間也無明顯的相（xiàng）互影（yǐng）響。如果增大流動速度而使其超過一定的臨界值，則流動形式轉為湍流，湍流時液體（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，在成型注塑加工 過程中，聚合物熔體流（liú）動時（shí）的雷諾數常（cháng）小於（yú）10,而聚合物分散體的雷諾數常不止此數，但也不會大於2100,所以（yǐ）它們的流（liú）動基本上是（shì）層流。

為了研究流（liú）體流（liú）動的性（xìng）質，可（kě）以把層流流動看成是一層層彼此相鄰的薄（báo）層液體沿外力作（zuò）用方（fāng）向進行（háng）的相對滑移。液層是平直的平麵，彼此之間完全平（píng）行。F為外部作用於整個液體的恒定剪切力，A為向兩端無限延伸的液（yè）層麵積。管壁附 dv 近液層同時受到液（yè）體黏性阻力和（hé）管壁摩擦力的作用，在管(管壁)摩擦（cā）力（lì）壁上液（yè）層的移動（dòng）速度為零。這（zhè）樣，就可以用剪切速率來代替速度梯度，兩（liǎng）者在數值（zhí）上相等。

牛（niú）頓(Newton)在研究低分子液體的流動行為時，發現切應力和剪切速率之間存在著一定關係，說明液層單位（wèi）表麵（miàn）上所加的切應力r與（yǔ）液層間的（de）速度梯度成正比，n為比（bǐ）例常數（shù），稱為牛頓黏度（dù）。它是液體自身所固有的屬性，反映了液體的黏（nián）稠性，n的大小表征液體抵抗外力引起形變的（de）能力，不同液體的（de）n值不同，與其分子結構和所處溫度有關。描述（shù）了（le）層流液體簡單的規律，通常（cháng）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（niú）頓流體。其特征為應變隨應力作用的時間線性地增加，且黏度保持不變，應變具有不可逆性（xìng）質（zhì），應力解除後應變以變形（xíng）保持下來。

由於（yú）大分子的長鏈結構和纏結（jié），聚合（hé）物熔體的流動行為遠比低分子液體（tǐ）複雜。在寬廣的剪切速率範圍（wéi）內，這類液體流動時剪切（qiē）力（lì）和剪切速率不再成比例關係，液體（tǐ）的（de）黏度也不是（shì）一（yī）個常數，因而聚合物熔體（tǐ）的流變行為不服從（cóng）牛頓流（liú）動定律。通常把流（liú）動行為不服從牛頓（dùn）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（de）液體稱為非牛頓流（liú）體。此時，大（dà）多數聚合物都（dōu）表現為非牛頓流體。

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（liú）動曲線。它們已不再是簡單（dān）的直線，不同類型流體的流動（dòng）曲線是向上或向下（xià）彎曲的複雜曲線。當作用於假塑性（xìng）流體的切應（yīng）力變化時，剪切速率的變化要比切應力（lì）的變化快得多（duō）。而膨脹性流（liú）體的流變行（háng）為則正好相反，流體中（zhōng）剪切速率的變化比切應力的變化要慢。很明顯，流（liú）體的黏度（dù）已不是一（yī）個常數，它隨剪切速率或切應力而變化。

因此，將非牛頓流體的黏（nián）度定義（yì）為表觀黏度n。由Ostwald-De Waele 提（tí）出的所（suǒ）謂指數定律方程是（shì）一種較能反映（yìng）黏性流體流變性質的經驗性表達式，在有限的範圍內有相當好的準確性，且形式簡單。對一定的成（chéng）型注塑加工過程來說，剪（jiǎn）切速（sù）率總不可能很寬，因此，指數定律在分析液體的流變行為、加工（gōng）的計算以及 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（jù）合物黏性流體（tǐ）在定溫下於給定的剪切速率範圍內流動（dòng）時，切應力和剪切速率具有指數函數關係（xì）。

表觀黏（nián）度表征的是非牛頓流體在外力作用下抵抗剪切變形的能（néng）力，表觀黏度除（chú）與流體（tǐ）本身性質及溫度有關外，還受剪切（qiē）速率影響，這（zhè）就意味著外力大小及其作用的時間也能改（gǎi）變流體的黏稠性。

在指數流動（dòng）規律（lǜ）中，非牛頓指數n和（hé）稠度係數K均（jun1）可（kě）由試驗測定。當（dāng）n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流體轉變（biàn）為牛頓流體，所以n值可用來反（fǎn）映非牛頓流體偏離牛頓流（liú）體性質的程（chéng）度。n<1時，稱為假塑（sù）性流體。在注射（shè）成型中，除了熱固性聚合（hé）物和少數熱塑性聚合物外，大多數聚合物熔體均有近似假塑性流體（tǐ）的流變學性質。n>1時，稱（chēng）為膨（péng）脹性流體。屬於膨脹（zhàng）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（róng）液（yè）和懸浮液，處於較高剪切速率下的聚氯乙烯糊的流動行為就近似這類流體。

在（zài）一定（dìng）的成型注塑加工工藝條件下，塑（sù）料的剪切（qiē）速率的範（fàn）圍通常是固定的，如壓縮（suō）成（chéng）型（xíng）時的剪切速（sù）率範圍為1~10s;注射成型（xíng）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（guò）實（shí）驗求（qiú）得（dé）了在這（zhè）種（zhǒng）剪切速率範圍下的黏度數據，則對該種塑料在指定 注塑加工成（chéng）型方法中（zhōng）的（de）操作難易程度就能作出初步判斷。譬如在注射成型時，如（rú）果某（mǒu）一塑料熔體在溫度不大於其降解溫度且剪切速率為（wéi）103s-的情況下測得其（qí）表觀黏度（dù）為50~500Pa·s,則在注射過（guò）程中將不會發生困難（nán）。表觀黏度過大（dà）時，則（zé）塑料模（mó）的大小與設計（jì）就受到較大的限製，同時壓縮塑件很（hěn）易出現缺陷;過小時，溢料的現象比較嚴重（chóng），塑件質量也會產生問題。

標題：注塑加（jiā）工廠牛頓（dùn）流體及其流（liú）變方程 網址：http://www.mb404.com/news/show/id/1654.html

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