眾（zhòng）所周知，液體在平直圓管內受切應力而發生（shēng）流動（dòng）的形式有層流和湍流兩種。層（céng）流時（shí），液體的流動是按許多彼此平行的流層進行的;同流（liú）層之間（jiān）的各點（diǎn）速度彼此相同，但各層之間的速（sù）度卻不一定相等，而且各層之間也無明顯的（de）相互影響。如果增（zēng）大流動速度而使其超過一定的臨界值，則流動形式轉（zhuǎn）為湍流，湍流（liú）時液體各點速度的大小和（hé）方向都隨時間而變化（huà）。層流與湍流的（de）區分以（yǐ）雷諾數(Re)為準，在（zài）成型注塑加工 過程中（zhōng），聚合物（wù）熔體流動時的雷（léi）諾數常小於10,而（ér）聚合（hé）物分散體的雷諾數常不止（zhǐ）此數，但也不會大於2100,所以它們（men）的流動基本上是層流。

為了研究流體流動的性質，可以把層流流動看（kàn）成是一層層彼（bǐ）此相鄰的薄層液體沿外力作（zuò）用方向進行的相對滑移。液（yè）層是平直的平麵，彼此之間完全平行。F為外部作用於（yú）整個液體的恒定剪切（qiē）力，A為向兩端無（wú）限（xiàn）延伸的液層麵積。管壁附 dv 近液層同時受到液體黏性阻（zǔ）力和管壁摩擦力的作用，在管（guǎn）(管壁)摩（mó）擦力壁上液層的移（yí）動速度為零。這（zhè）樣，就可以用（yòng）剪切速率來代替速度梯度，兩者在數值上相等。

牛頓(Newton)在研究低分子液體的流（liú）動行為時，發現切應力和剪切速率之間存在著一定關（guān）係，說明液層單位表麵上所加的切應力r與液層間的速度梯度成正比，n為比例常數，稱為牛頓黏（nián）度。它是液體自身所固（gù）有的屬性，反映了液體的黏稠（chóu）性（xìng），n的大小表征液體抵抗外力引起形（xíng）變的能力，不（bú）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，通常稱為牛頓流動定律，即牛頓流體（tǐ）的流變方程。凡液體層流時符合牛頓（dùn）流動定律的通稱為牛頓流體。其特征為應變隨（suí）應力作用的時間線性地增加（jiā），且黏度保（bǎo）持不變，應變（biàn）具有不可逆（nì）性質（zhì），應力解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（róng）體（tǐ）的流動行為遠（yuǎn）比低（dī）分子液體複雜。在（zài）寬廣的剪切速率範圍內，這類液體流動時剪（jiǎn）切（qiē）力（lì）和剪切速率不再成比例關係，液體的黏度也不是一個常數，因而聚合物熔體的流（liú）變（biàn）行為不服從牛頓流動定律。通常（cháng）把流動行為不（bú）服（fú）從牛頓流（liú）動定律的流動稱為非牛頓型流動，具有這種流動行為的液體稱為非（fēi）牛（niú）頓流體。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（tā）們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曲線。當作用於假塑性流（liú）體的切應力變化時（shí），剪（jiǎn）切（qiē）速率的變化要比切應力的變化快（kuài）得（dé）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（huà）比切應力的變化（huà）要（yào）慢（màn）。很（hěn）明顯，流體的黏度已不是一（yī）個常數，它隨剪切速率或切應（yīng）力而變化。

因此，將非牛頓流體的黏度定義為表觀黏（nián）度n。由Ostwald-De Waele 提出的所謂指數定律方程（chéng）是（shì）一種較能反映黏性流（liú）體流變（biàn）性質（zhì）的經驗性表達式，在有（yǒu）限（xiàn）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（shuō），剪切（qiē）速率（lǜ）總不（bú）可能很（hěn）寬，因此，指數定律在分析液體的流（liú）變行為（wéi）、加工的計（jì）算以及 注塑加工設備或模具的設計等方麵（miàn）都較成功。該定律認為：聚（jù）合物黏性流體在定溫下（xià）於給定的剪切速率範（fàn）圍內流動時（shí），切應力和剪切速（sù）率具有指數函（hán）數關係。

表觀黏度（dù）表征的是（shì）非牛頓流體在外力作用下抵抗剪切變形的（de）能力，表觀黏度除與流（liú）體本身性質及（jí）溫度有關外，還受剪切速（sù）率（lǜ）影（yǐng）響，這就意味著外力大小及其作用的時間（jiān）也（yě）能改變流體的黏稠性。

在指（zhǐ）數流動規（guī）律中，非牛頓指數n和稠度（dù）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流體，所以n值可用（yòng）來反映非牛頓流體偏離牛頓流體性質的程（chéng）度。n<1時，稱為假塑性流體（tǐ）。在注射成型中，除了熱（rè）固性聚合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的流變學性質（zhì）。n>1時，稱為膨脹性流體。屬於膨（péng）脹性流體的主要是一些固體含量較高的聚合物懸浮液，以（yǐ）及帶（dài）有凝膠結構的聚合物溶液和懸浮液，處於較高剪切速率下（xià）的聚氯乙烯糊的流（liú）動行為就近（jìn）似這類流體。

在（zài）一定的（de）成型（xíng）注塑加工工藝條（tiáo）件下，塑料的剪切速率的範圍通常是固定（dìng）的，如壓縮成（chéng）型時的剪切速率範圍為1~10s;注射成型時為103~105s-;壓注成型時為102~103s等（děng）。對於給定的塑料來說，如果通過實驗求得（dé）了在這種剪切速率範圍下（xià）的（de）黏（nián）度數據，則對該種塑料在指定 注塑加工成型（xíng）方法中的操作難易（yì）程度就能作出初步判斷。譬如在（zài）注射成型時，如果某一塑料熔體在溫度不大於其降解溫度且剪切速率為103s-的情況下測得其表觀黏度為50~500Pa·s,則在（zài）注射過程中將不（bú）會發生困難。表觀黏度過大時，則塑料模的大小與設（shè）計（jì）就受到較大的限製，同時壓縮塑件很易出現缺陷;過小時，溢料的現象比較嚴重，塑件質量也會產生問題。

標題：注塑加工廠牛頓流體及其流變方程（chéng） 網址：http://www.nbfmfcsq.com/news/show/id/1654.html

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