眾所周知，液體在平直圓管內(nèi)受切應(yīng)力而發(fā)生流動的形式有層流和湍流兩種。層流時(shí)，液體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(diǎn)速度彼此相同，但各層之間的速度卻不一定相等，而且各層之間也無明顯的相互影響。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(zhuǎn)為湍流，湍流時(shí)液體各點(diǎn)速度的大小和方向都隨時(shí)間而變化。層流與湍流的區(qū)分以雷諾數(shù)(Re)為準(zhǔn)，在成型注塑加工 過程中，聚合物熔體流動時(shí)的雷諾數(shù)常小于10,而聚合物分散體的雷諾數(shù)常不止此數(shù)，但也不會大于2100,所以它們的流動基本上是層流。

為了研究流體流動的性質(zhì)，可以把層流流動看成是一層層彼此相鄰的薄層液體沿外力作用方向進(jìn)行的相對滑移。液層是平直的平面，彼此之間完全平行。F為外部作用于整個(gè)液體的恒定剪切力，A為向兩端無限延伸的液層面積。管壁附 dv 近液層同時(shí)受到液體黏性阻力和管壁摩擦力的作用，在管(管壁)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梯度，兩者在數(shù)值上相等。

牛頓(Newton)在研究低分子液體的流動行為時(shí)，發(fā)現(xiàn)切應(yīng)力和剪切速率之間存在著一定關(guān)系，說明液層單位表面上所加的切應(yīng)力r與液層間的速度梯度成正比，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，反映了液體的黏稠性，n的大小表征液體抵抗外力引起形變的能力，不同液體的n值不同，與其分子結(jié)構(gòu)和所處溫度有關(guān)。描述了層流液體簡單的規(guī)律，通常稱為牛頓流動定律，即牛頓流體的流變方程。凡液體層流時(shí)符合牛頓流動定律的通稱為牛頓流體。其特征為應(yīng)變隨應(yīng)力作用的時(shí)間線性地增加，且黏度保持不變，應(yīng)變具有不可逆性質(zhì)，應(yīng)力解除后應(yīng)變以變形保持下來。

由于大分子的長鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，聚合物熔體的流動行為遠(yuǎn)比低分子液體復(fù)雜。在寬廣的剪切速率范圍內(nèi)，這類液體流動時(shí)剪切力和剪切速率不再成比例關(guān)系，液體的黏度也不是一個(gè)常數(shù)，因而聚合物熔體的流變行為不服從牛頓流動定律。通常把流動行為不服從牛頓流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牛頓流體。此時(shí)，大多數(shù)聚合物都表現(xiàn)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(tài)剪切速率下的流動曲線。它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復(fù)雜曲線。當(dāng)作用于假塑性流體的切應(yīng)力變化時(shí)，剪切速率的變化要比切應(yīng)力的變化快得多。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比切應(yīng)力的變化要慢。很明顯，流體的黏度已不是一個(gè)常數(shù)，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度n。由Ostwald-De Waele 提出的所謂指數(shù)定律方程是一種較能反映黏性流體流變性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)性表達(dá)式，在有限的范圍內(nèi)有相當(dāng)好的準(zhǔn)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(shù)定律在分析液體的流變行為、加工的計(jì)算以及 注塑加工設(shè)備或模具的設(shè)計(jì)等方面都較成功。該定律認(rèn)為：聚合物黏性流體在定溫下于給定的剪切速率范圍內(nèi)流動時(shí)，切應(yīng)力和剪切速率具有指數(shù)函數(shù)關(guān)系。

表觀黏度表征的是非牛頓流體在外力作用下抵抗剪切變形的能力，表觀黏度除與流體本身性質(zhì)及溫度有關(guān)外，還受剪切速率影響，這就意味著外力大小及其作用的時(shí)間也能改變流體的黏稠性。

在指數(shù)流動規(guī)律中，非牛頓指數(shù)n和稠度系數(shù)K均可由試驗(yàn)測定。當(dāng)n=1時(shí)，na=K= n,這意味著非牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體，所以n值可用來反映非牛頓流體偏離牛頓流體性質(zhì)的程度。n<1時(shí)，稱為假塑性流體。在注射成型中，除了熱固性聚合物和少數(shù)熱塑性聚合物外，大多數(shù)聚合物熔體均有近似假塑性流體的流變學(xué)性質(zhì)。n>1時(shí)，稱為膨脹性流體。屬于膨脹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(jié)構(gòu)的聚合物溶液和懸浮液，處于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。

在一定的成型注塑加工工藝條件下，塑料的剪切速率的范圍通常是固定的，如壓縮成型時(shí)的剪切速率范圍為1~10s;注射成型時(shí)為103~105s-;壓注成型時(shí)為102~103s等。對于給定的塑料來說，如果通過實(shí)驗(yàn)求得了在這種剪切速率范圍下的黏度數(shù)據(jù)，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。譬如在注射成型時(shí)，如果某一塑料熔體在溫度不大于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,則在注射過程中將不會發(fā)生困難。表觀黏度過大時(shí)，則塑料模的大小與設(shè)計(jì)就受到較大的限制，同時(shí)壓縮塑件很易出現(xiàn)缺陷;過小時(shí)，溢料的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，塑件質(zhì)量也會產(chǎn)生問題。

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