眾所周知，液體在平直圓管內受切應力而發生流動的形式有層流和湍流（liú）兩種。層流時，液（yè）體的流動是按（àn）許多彼此平（píng）行的流層進行的;同流層之間的（de）各（gè）點速度彼此相同，但各層之間的速度卻不一定相等，而且各層之間也（yě）無明顯的相互（hù）影響。如果增大流動速（sù）度而使其（qí）超過一定的臨（lín）界值，則（zé）流動形式（shì）轉為湍流，湍流時液體各點速度的大小和方向都隨時間而變化（huà）。層流與湍流的區分以雷諾數(Re)為準，在成型注塑加工 過程（chéng）中，聚合物熔體（tǐ）流動時的（de）雷諾數常小於10,而聚合（hé）物分散體的雷諾數常不止此數，但也不會大於2100,所以它們的流動（dòng）基本（běn）上（shàng）是（shì）層流（liú）。

為了研究流體流動（dòng）的性質，可以把層流流動看成是一層層彼此相鄰的薄（báo）層液體沿外力作用方向進行的相對滑移。液層是平直的平麵，彼此之間完全平行。F為外（wài）部作用於整個液體的恒定剪切力，A為向兩（liǎng）端無限延伸的液層（céng）麵積。管壁附（fù） dv 近液層同時受（shòu）到液體黏（nián）性（xìng）阻力和管壁摩擦力的作（zuò）用，在管(管壁)摩（mó）擦力壁上液層的移動速度（dù）為（wéi）零。這樣，就可以用剪切速率來代替（tì）速度梯度，兩者在數值上相等。

牛頓(Newton)在研究（jiū）低分（fèn）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，說明液層單位表麵上所加的切應（yīng）力r與液層間的速度（dù）梯度成正比，n為比例常數（shù），稱為牛頓黏度。它是液體自身所固有的屬性，反映了液（yè）體的黏（nián）稠（chóu）性，n的大小表征液體抵抗外力引起形變的能力，不同液體（tǐ）的n值不同，與其分子結構和（hé）所（suǒ）處溫度有關。描述了層流（liú）液體簡單的規律（lǜ），通常稱為牛頓流動定律，即牛（niú）頓（dùn）流體（tǐ）的流變方程。凡液體層流時符合牛頓流動定律的通稱（chēng）為牛頓流體。其特征為應變隨應力（lì）作用的時間線性地增加，且黏度（dù）保持不（bú）變（biàn），應變具有不（bú）可逆性（xìng）質，應力解除後應變以變形保持下來（lái）。

由於大分子的長鏈結構和纏結，聚（jù）合（hé）物熔體（tǐ）的（de）流（liú）動行為遠比低分子液體複雜。在寬廣的剪（jiǎn）切速率範圍內，這類液（yè）體流動時剪切力和剪切速率不再成比（bǐ）例關係，液體的黏度也不是一個常數，因而聚合物熔體（tǐ）的流變行為不服從牛頓（dùn）流動定律（lǜ）。通常（cháng）把（bǎ）流動行為不服從牛頓（dùn）流動定律的流動稱（chēng）為非牛頓型流動，具有這種流動行（háng）為（wéi）的液體稱為（wéi）非牛頓（dùn）流體。此時，大多數聚合物都表現為非牛頓流體。

塑料成型注塑加工（gōng）中（zhōng）常用（yòng）聚合物在非牛頓流體狀態剪切速率下的流動曲（qǔ）線（xiàn）。它們已（yǐ）不再是簡單的直線，不同類型流體的流（liú）動曲線是向上或向下彎曲的複雜曲線。當作用於假塑性流（liú）體的切應力變化時，剪切速率的變化要（yào）比切應力的（de）變化快得多。而膨脹性流體的流變行為則正好相反（fǎn），流體中剪切速率的變化比切應力的變（biàn）化要慢。很明顯，流體的黏（nián）度已不是一個常數，它隨剪切速（sù）率或（huò）切應力而變（biàn）化。

因此，將非牛頓流體的黏度定義為表觀黏（nián）度（dù）n。由Ostwald-De Waele 提出的所謂指數定律方程（chéng）是一種較能反映黏性（xìng）流體流變性質的經驗性（xìng）表（biǎo）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，指數定律在分析液體的流變行為、加工的計算以及 注塑加工設備或模具的設計等方麵都較成功。該定律認為：聚合物（wù）黏性流（liú）體（tǐ）在定（dìng）溫下於給定的剪（jiǎn）切速率範圍內流動時，切應力和剪切速率具（jù）有指數函（hán）數（shù）關係。

表觀黏度表征的是非牛頓流（liú）體在外力作用下抵抗剪切（qiē）變形的能力，表觀黏度除與流體本身性質（zhì）及溫度有關外（wài），還受剪切速率影（yǐng）響，這就意味著（zhe）外（wài）力大（dà）小及其作用的時間也（yě）能改變流體（tǐ）的黏稠性。

在指數流動規律（lǜ）中，非牛（niú）頓指數n和稠度係數K均可由試（shì）驗測定。當n=1時，na=K= n,這意味著非牛頓流（liú）體轉變為牛頓（dùn）流體，所以n值可用來反映非牛（niú）頓（dùn）流體偏離牛頓流體性質的程（chéng）度。n<1時，稱為假塑性流體。在注射成型中，除（chú）了熱固性聚（jù）合物和少數熱塑性聚合物外，大多數聚合物（wù）熔體均（jun1）有近似假塑性流（liú）體的流變學性質。n>1時，稱為膨脹性流（liú）體。屬於膨脹性流體的主要是一些固體含量較高的聚（jù）合物懸浮液，以及帶有凝膠（jiāo）結構的聚合物溶液和懸浮（fú）液，處於較高剪切速率（lǜ）下的聚氯乙烯糊的流動行為就近似這類流（liú）體。

在一定的成型注塑加工工藝條件下，塑料的剪切速率的範圍通常是固定的，如壓縮成型時的剪（jiǎn）切（qiē）速率範（fàn）圍為1~10s;注射成型時為103~105s-;壓注成型時（shí）為102~103s等。對於給定的塑（sù）料（liào）來說，如果（guǒ）通過實驗求得了在這種剪切速率範圍下的黏度數據，則對（duì）該種塑料在指定 注塑加工成型方（fāng）法中的（de）操作難易程度就能作出初步判斷。譬如在注射成型時，如果某一塑料熔（róng）體在溫度不大於其降解溫度（dù）且（qiě）剪切速率（lǜ）為103s-的情況下測得其表觀黏度為50~500Pa·s,則在注（zhù）射過程中將不會發生困難。表觀黏（nián）度過大時，則塑料模的大小與設計就受到（dào）較大的限製，同時壓縮（suō）塑件（jiàn）很易出現缺陷;過（guò）小時（shí），溢料的現象比較嚴重，塑件質量也會產生問（wèn）題（tí）。

標題：注塑加工廠牛（niú）頓流體及其流（liú）變方程 網址：http://www.nmcup.com/news/show/id/1654.html

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