1、 原因：高分子链很长，熔体内部形成一种网状缠结结构，通过分子间作用力或几何位相物理结点形成，在一定的温度或外力作用下，可发生 “ 解缠结 ” 导致分子链相对位移而流动。正是由于这种网状结构的存在以及大分子无规则热运动，使整个分子的相对位移比较困难，所以流动粘度比小分子液体大得多。3. 流动时有构象变化，产生 “ 弹性记忆 ” 效应 小分子液体流动时所产生的形变是完全不可逆的，而高聚物流动过程中所发生的形变中有一部分是可逆的，聚合物分子链在自由状态下一般是卷曲的，但在外力作用下而流动时，分子链不仅发生相对位移，而且高分子链不可避免地要顺着外力方向有所伸展，发生构象改变，也就是说，在高聚物粘性流动
2、的同时，必然会伴随一定量的高弹形变，当外力消失后，高分子链又自发地卷曲起来，因而整个形变必将恢复一部分。这种流动过程如下： B 按作用的方式不同 液体的流动和变形都是在有应力的情况下实现的，重要的应力有剪切、拉伸应力等。按流动中质点运动速度的分布，可将流动分为剪切流动和拉伸流动图 2 横向和纵向速度梯度场图 假塑性流体的流动曲线和粘度与切变速率关系 假塑性流体 其流动曲线通过原点，即在很小的剪切应力下就开始流动，随剪切速率增加，流动曲线弯向切变速率坐标轴，剪切应力增加的速率降低，粘度随切应力、切变速率增大而降低，称为 “ 切力变稀” 的流体。橡胶、大多数热塑性塑料、聚合物溶液都属于此类。 典型
3、高分子液体的流动曲线如上图，当流动很慢时，剪切粘度保持为常数，随剪切速率的增大，剪切粘度反而减少。图中曲线大致可分为三个区域， OA段，剪切速率 0 ， 呈线性关系，流动性质与牛顿型流体相仿，粘度趋于常数，称零剪切粘度 0.这一区域称第一牛顿区。 AB段，当剪切速率超过某一临界值 后，材料流动性质出现非牛顿性，剪切粘度（实际上是表现剪切粘度 ,即 与 曲线上一点与原点连线的斜率，后面将详细介绍）随剪切速率 增大而逐渐下降，出现 “ 剪切变稀 ” 行为，这一区域是高分子材料加工的典型流动区。 BC段，剪切速率非常高时， 时，剪切粘度又趋于另一个定值 ,称无穷剪切粘度，这一区域称第二牛顿区，通常实
4、验达不到该区域，因为在此之前，流动已变得极不稳定，甚至被破坏。 绝大多数高聚物熔体的 0， a, 有如下大小顺序 0 a 此外，从上图可见，牛顿流体的粘度不随 而变化，但假塑性体粘度随 而变化。正由于假塑性体的粘度随 和 而变化，为了方便起见，对非牛顿流体可用 “表观粘度 ”描述其流动时的粘稠性，表观粘度 a定义流动曲线上某一点 与 的比值，即 之所以加上 “表观 ”二字，是因为高聚物在流动中包含有不可逆的粘性流动和可逆的高弹形变，使总形变增大，但粘度应该是只对不可逆形变部分而言的，所以表观粘度比真实粘度小。表观粘度并不完全反映流体不可逆形变的难易程度，只能对流动性好坏作一个大致相对的比较，表
5、观粘度大，流动性小。 将上述几种流体的流动曲线汇总到一张图中A 牛顿流体 B 宾汉流体C 假塑性流体 D 胀塑性流体 四、非牛顿型流动的幂律方程 描述非牛顿型流动行为的方程，简单实用的经验方程有： Ostwald-dewale幂律方程 ， Carreau方程 ， Cross方程 ，Vinogradov-Malkin普适粘度公式 。 1、幂律方程 剪切应力与剪切速率的某次方成正比 (4-1) 其中， k为流体的稠度， k越大，流体越粘， k是与温度有关的参数。 n为流动指数， n=d /d ,为在 - 对数坐标中曲线的斜率。 一般说来，在 变化不是太宽的范围内，大多数流体的 k、 n 可看作常数
6、。 流变指数 n 表征非牛顿流体与牛顿流体之间的差异程度，当 n=1 时，即为牛顿粘度定律， k= 0 ,当 n1时，则为胀塑性体，可见， n与 1之差，可作为流体的非牛顿性的量度指标， n值越小，偏离牛顿型越远，粘度随 增大而降低越多，流变性越强。 影响 n 与 k 的因素： a：剪切速率，同一种材料，在不同的剪切速率范围内， n不是常数，剪切速率越大， n越小，见下表，材料的非牛顿性越强。 b：温度，例如， PE熔体在 r=10S-1条件下，当温度为 230 时， n=0.49,当温度降至 108 ， n=0.32,可见， n随温度降低而减小，降低温度，分子链运动不够活跃，粘弹效应突出，更易引起非牛顿型流动。 K随温度升高而减小。 K是稠度指数，温度升高，流体粘性减小， K减小。
