【集萃網(wǎng)觀察】流變學(xué)，是研究物質(zhì)變形和流動(dòng)的科學(xué)。理想的彈性體和理想的粘性物質(zhì)實(shí)際上是不存在的，許多物質(zhì)，如紙張、油墨等，其變形規(guī)律是復(fù)雜的。油墨是在印刷機(jī)上被壓勻到墨輥上，轉(zhuǎn)移到印版上，再轉(zhuǎn)移到橡皮布上，最后轉(zhuǎn)移到紙張上。在這個(gè)過程中，有種種的變形和流動(dòng)，當(dāng)油墨受力變形時(shí)，既會(huì)呈現(xiàn)彈性變形的某些特征，又會(huì)呈現(xiàn)流體的粘性，這種現(xiàn)象稱為粘彈現(xiàn)象。這種粘彈性物體的受力變形不僅與應(yīng)力大小有關(guān)，而且與這些形變的發(fā)展速度有關(guān)。顯然，印刷油墨的流變性質(zhì)對(duì)印刷適性具有重要的作用。

　　一、近代流體的分類

　　流體是流變學(xué)研究的對(duì)象之一。近代流體是根據(jù)其在一定溫度和剪切應(yīng)力作用下表現(xiàn)出來的特性，劃分為牛頓流體和非牛頓流體兩大類。假設(shè)一個(gè)流體被限制在兩塊平行板之間，平行板面積為A。其中，下板是靜止的，上板是可以移動(dòng)的，它們之間相隔的距離為x，讓力F以正切方向作用于上板，上板的滑動(dòng)速度相對(duì)于下板來說是v，夾在兩板之間的流體的上層速度最大，中間層速度中等，下層速度最小。

　　對(duì)流體的任何部分來說，其速度梯度為 ，由于速度梯度實(shí)際上就是流體受力以后的兩層流體間的速度變化率，故在物理學(xué)上，速度稱為剪切速率，用符號(hào)D表示，即

　　剪切應(yīng)力是單位面積上所受的壓力，用符號(hào)t表示，單位為dyn/cm。

　　1.牛頓流體

　　牛頓流體的特點(diǎn)是，在層流區(qū)其剪切應(yīng)力r和剪切速率D之間呈現(xiàn)正比關(guān)系。即：

　　式中流體的粘度，單位為帕·秒，用符號(hào)PaS，表示。對(duì)每一種牛頓流體，粘度是其固有的性質(zhì)，當(dāng)溫度不變時(shí)，粘度是一個(gè)常數(shù)。

　　2.非牛頓流體

　　凡是剪切應(yīng)力：與剪切速率D之間的關(guān)系不服從式1.3的一切流體統(tǒng)稱之為非牛頓流體。廣義的非牛頓流體包括假塑性流體、塑性流體、脹流流體等。假塑性流體的特點(diǎn)是剪切速率D增大則粘度減小;塑性流體的特點(diǎn)是，當(dāng)流體承受較小的外力，各流層之間的剪切應(yīng)力還未達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，流體是不產(chǎn)生相對(duì)流動(dòng)的，只有外力增加，流層之間的剪切應(yīng)力T超過某一極限時(shí)，流體才開始產(chǎn)生相對(duì)流動(dòng)，隨著剪切速率D增加，粘度減小;脹流流體的特點(diǎn)是，只要有剪切應(yīng)力T，不管它有多么小，在剪切應(yīng)力的作用下，流體的剪切速率D會(huì)瞬即產(chǎn)生。但在剪切速率產(chǎn)生后，隨著剪切應(yīng)力的增加，剪切速率D增加越來越快。塑性流體的剪切速率D與剪切應(yīng)力r之間的數(shù)學(xué)模型可以用式（1.4）來表示：

　　二、印刷油墨流變學(xué)參數(shù)分析

　　1.粘度

　　粘度是指流體流動(dòng)時(shí)的粘滯程度，是流體分子之間相互吸收而產(chǎn)生的阻礙分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的量度，是表征流體流動(dòng)的阻力（或內(nèi)摩擦力）大小的指標(biāo)。油墨的粘度對(duì)各類油墨都是重要的，它是表示油墨流變性的重要指標(biāo)之一。牛頓流體的粘度是一個(gè)常數(shù)，不依賴于剪切速率。

　　非牛頓流體的粘度，都依賴于剪切速率。在剪切速率很低時(shí)，幾乎所有的粘性流體都表現(xiàn)出牛頓流體的性質(zhì)，即剪切應(yīng)力與剪切速率D成線性關(guān)系，這個(gè)階段流體的粘度，可以用D（流變曲線的初始斜率）來表示，叫做零切變粘度

　　當(dāng)剪切速率較高，r-D關(guān)系為非線性時(shí)，則對(duì)應(yīng)于某一剪切速率的粘度，可以用表觀粘度來表示。表觀粘度是連接原點(diǎn)O和給定的剪切速率在D曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)P所作割線OP的斜率。

　　2.屈服值

　　屈服值是迫使油墨開始流動(dòng)時(shí)所需要的最小的力，它是用來表征油墨由彈性變形到流動(dòng)變形過程的粘滯現(xiàn)象和性質(zhì)的，用符號(hào)τ表示，其單位為N/cm。屈服值影響著油墨的流動(dòng)度，印刷油墨多屬于塑性流體，屈服值的大小主要取決于所用連接料的流變性質(zhì)，以及本身的粘度。

　　屈服值的測(cè)定采用平行板粘度計(jì)，油墨在鋪展的過程中，平板與油墨間的剪切應(yīng)力與粘度計(jì)上板的重量P（自重及其配重）和墨柱在給定時(shí)刻t的鋪展半徑R相關(guān);而相應(yīng)的油墨的剪切速率D，則與墨柱在給定時(shí)刻t的鋪展直徑R和R對(duì)時(shí)間的變化率dR/dt相關(guān)。

　　3.觸變性

　　觸變性是指由于流體內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞的速率和恢復(fù)的速率不同，從而表現(xiàn)出在恒定的剪切速率作用下，剪切應(yīng)力或表觀粘度具有對(duì)剪切時(shí)間的依賴性。觸變性的大小可以用觸變環(huán)法來表示。觸變環(huán)面積越大，表示流體的觸變性越大。

　　觸變性流體具有時(shí)間效應(yīng)，表現(xiàn)為當(dāng)剪切速率D為一定值且保持恒定不變時(shí)，剪切應(yīng)力與應(yīng)力的作用時(shí)間t之間表現(xiàn)為應(yīng)力先增大再減小的變化關(guān)系。

　　三、粘彈性流體的模型

　　大多數(shù)粘彈性流體，其剪切速率D與剪切應(yīng)力r之間的關(guān)系均表現(xiàn)出非線性，因此簡(jiǎn)單的線性模型不足以描述塑性流體的剪切速率D與剪切應(yīng)力之間的關(guān)系。描述線性粘彈性的最簡(jiǎn)單模型為Maxwen模型，而要描述非線性粘彈性則需要使用非線性粘彈性模型。

　　1.Maxwell線性粘彈性模型

　　Maxwell模型是Maxwel和Voigt于1992年前即開始研究材料的粘彈性行為得出的模型，是描述線性粘彈流什的最簡(jiǎn)單模型，它的力學(xué)比擬相當(dāng)于一個(gè)彈簧串聯(lián)一個(gè)阻尼器。

　　2.非線性粘彈性模型

　　Maxwen線性粘彈性模型既不能預(yù)示非牛頓粘度，又不能預(yù)報(bào)法向應(yīng)力差，因此不能使用Maxwen線性粘彈性模型來描述非線性粘彈性流體。oldroyd流體模型在本構(gòu)理論及其應(yīng)用中占有重要作用。oldro州模型有十幾種變形，其中，三參數(shù)Oldroyd流體模型的表觀粘度滿足下列關(guān)系：

　　具有粘彈性的流體在恒定剪切速率作用下，剪切應(yīng)力由彈性應(yīng)力和粘性應(yīng)力組成。在屈服前，彈性應(yīng)力增加，而結(jié)構(gòu)基本沒有被破壞，當(dāng)剪切應(yīng)力增加到一定程度，結(jié)構(gòu)開始被破壞，彈性應(yīng)力隨剪切應(yīng)力增加而減小，粘性特征越來越明顯。

　　來源：廣東印刷