眾所周知，液體在（zài）平直圓管內受切應力（lì）而（ér）發生流動的形式有層流和湍流（liú）兩（liǎng）種。層流時，液體的流動是按許多彼此平（píng）行的流層進（jìn）行（háng）的;同流層之（zhī）間的各點速度彼此相同，但各層之間（jiān）的速度卻不一定相等（děng），而且各層之間也無明顯的相互影響。如果增大流動速（sù）度而使其超過一定的臨界值，則（zé）流動形式轉（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（biàn）化（huà）。層流與湍流的區（qū）分以雷諾數（shù）(Re)為準，在成型注塑加（jiā）工（gōng） 過程中，聚合物熔體流動時的雷諾數常小於10,而聚合物分（fèn）散體（tǐ）的雷諾數常不止此數，但也不會大於2100,所以它（tā）們的（de）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（céng）彼此（cǐ）相鄰的薄層液體沿外（wài）力作用方（fāng）向（xiàng）進行（háng）的相對滑移。液層是平直的平麵，彼此（cǐ）之間完全平行。F為外部作用於整個液體的恒定（dìng）剪切力（lì），A為向兩端（duān）無限延伸的液層麵積（jī）。管（guǎn）壁附 dv 近液層同時受到液體黏性（xìng）阻力和管壁摩擦力的作用，在管（guǎn）(管壁)摩擦力壁上液層的移動速度為零。這樣（yàng），就可以用剪切速（sù）率來代替速度梯度，兩者在數值上相等。

牛頓(Newton)在研究低分子液體的流動行為時，發現切（qiē）應力和剪切速率之（zhī）間存在著（zhe）一定關係，說明液層單位表麵上所加的切應（yīng）力r與液層間的（de）速度梯度（dù）成正（zhèng）比，n為比例常數，稱為牛頓黏度。它是液體自身所固有的屬性，反映了液體的黏稠性，n的大（dà）小表征液體抵抗外力引起形變的能力（lì），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（lǜ），通常稱為牛頓流動定律，即牛頓（dùn）流體的流變方程。凡液體層流時符合牛頓流動定律的通稱為牛頓流體（tǐ）。其特征為應變隨應力作用（yòng）的時（shí）間線性地增（zēng）加，且黏度（dù）保（bǎo）持（chí）不變，應變具（jù）有不可逆性質，應力解除後應變以變形保持下來。

由（yóu）於大分子的長鏈（liàn）結構和纏結，聚合物熔體的流動行為遠比低（dī）分子液體（tǐ）複雜。在寬廣的剪切速率範圍內，這類液體流動時剪切力和剪切速率不（bú）再成比例關係（xì），液體的黏度也不是一（yī）個常數，因而聚合物熔體的流變（biàn）行為不（bú）服從牛（niú）頓流動（dòng）定律。通常把流動行為不服從牛頓流動定律的流（liú）動稱為非牛頓型流動，具有這種流動行為的液體稱為非牛頓流（liú）體。此（cǐ）時，大多數（shù）聚合物都表現為非牛頓流體。

塑（sù）料成型注（zhù）塑加工中常用聚合物在非牛頓流體狀（zhuàng）態剪切（qiē）速率下的（de）流（liú）動曲線。它們（men）已不再是簡單的直線，不同類型流體的流動曲線是向上或向下彎曲的複雜（zá）曲線。當作用於假塑性流體的切應力變化時，剪切速率的變（biàn）化要比切應力的變化快得多。而（ér）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（liú）體的黏度已不是一個常數，它隨（suí）剪切速率或切應力而變化。

因此，將非牛頓流體的黏度定（dìng）義為表觀黏度n。由Ostwald-De Waele 提出的所謂指數定律方（fāng）程是一種較能反映黏性流體流變性質的經驗性表達式，在有限（xiàn）的（de）範圍內有相當好的準確性，且形式簡單。對一定的成型注塑（sù）加工過程來說（shuō），剪切速率總不可（kě）能很寬，因（yīn）此，指數定律在分析液體的流變行為、加工的計算以及 注（zhù）塑加工設備或模具的設計等方麵都較成功。該定律認為（wéi）：聚合物黏性流體在定溫下於給定的剪切速率範圍內流動時，切應力和（hé）剪切速率具有（yǒu）指數函數關（guān）係。

表觀黏度表征的是非（fēi）牛（niú）頓流體在外力作用下抵抗剪（jiǎn）切變形的能力，表觀黏度除與流體本（běn）身性質及溫度有關外，還受剪切速率影響，這就意味著（zhe）外力大小（xiǎo）及（jí）其作用的時間（jiān）也能改變流體的黏稠性。

在指數（shù）流動規律（lǜ）中，非牛頓指數n和稠度係數K均可由試驗測定。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（tǐ），所以n值可用來反映非牛頓流體（tǐ）偏離（lí）牛頓流體性質的程（chéng）度。n<1時，稱為假塑性流體。在（zài）注射成型中，除了熱固性聚合物和（hé）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的（de）流變學性質。n>1時，稱為膨脹性流體。屬於膨脹性流體的主要是一些固體含量較（jiào）高的聚合物懸浮液，以及帶有凝膠結（jié）構的聚合物溶液（yè）和懸浮液，處於較（jiào）高剪切速率下的聚氯乙烯糊（hú）的流動行為就近（jìn）似（sì）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是固定（dìng）的，如（rú）壓縮成型時的剪切速率範（fàn）圍為1~10s;注射成（chéng）型時為103~105s-;壓注成型時為102~103s等。對於給定的（de）塑料來說，如果通過實驗求得了在（zài）這種剪切速（sù）率（lǜ）範圍下的（de）黏度數據（jù），則對該種塑料在指定 注塑加（jiā）工成型方法中的操作難易程度（dù）就能作出初步判斷。譬如在注射成型時，如果某一（yī）塑料熔體在溫度（dù）不大於其降解溫度且剪切（qiē）速率為103s-的情況下測得其表觀黏度為50~500Pa·s,則在注射（shè）過程中將不會（huì）發生困難。表觀黏度過大時，則塑料（liào）模的大小與設計就受到較大的限製，同時壓縮（suō）塑件很易出現（xiàn）缺陷;過小（xiǎo）時，溢料的現象比較嚴重，塑件質量也會產生問（wèn）題。

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

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