眾所周知，液體在平直圓管內(nèi)受切應(yīng)力而發(fā)生流動(dòng)的形式有層流和湍流兩種。層流時(shí)，液體的流動(dòng)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(wú)明顯的相互影響。如果增大流動(dòng)速度而使其超過(guò)一定的臨界值，則流動(dòng)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(guò)程中，聚合物熔體流動(dòng)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(huì)大于2100,所以它們的流動(dòng)基本上是層流。

為了研究流體流動(dòng)的性質(zhì)，可以把層流流動(dòng)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(duì)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(wú)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(dòng)速度為零。這樣，就可以用剪切速率來(lái)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(dòng)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(shuō)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(jiǎn)單的規(guī)律，通常稱為牛頓流動(dòng)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(dòng)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(lái)。

由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，聚合物熔體的流動(dòng)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(dòng)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(dòng)定律。通常把流動(dòng)行為不服從牛頓流動(dòng)定律的流動(dòng)稱為非牛頓型流動(dòng)，具有這種流動(dòng)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(dòng)曲線。它們已不再是簡(jiǎn)單的直線，不同類型流體的流動(dòng)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(jiǎn)單。對(duì)一定的成型注塑加工過(guò)程來(lái)說(shuō)，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(dòng)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(dòng)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(cè)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(lái)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(dòng)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(duì)于給定的塑料來(lái)說(shuō)，如果通過(guò)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(duì)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(cè)得其表觀黏度為50~500Pa·s,則在注射過(guò)程中將不會(huì)發(fā)生困難。表觀黏度過(guò)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(guò)小時(shí)，溢料的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，塑件質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。

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