流变性能

“流变”这个术语是近几十年才产生的。顾名思义，流变性能是指材料受外力作用时发生的流动或变形的一些特性。

液体受力会流动，固体受力会变形(包括弹性变形和永久变形)直至断裂。这是经典的说法。但是，在一定条件下，脆性的固体也会流动，而液体也会脆性断裂。这里力的作用时间和材料中的应力松弛时间起着十分关键的作用。液体的应力松弛时间很短，但是如果力的作用时间比应力松弛时间还短，则液体的表现就有如固体，同样会发生断裂。固体的应力松弛时间很长，但是如果力的作用时间比它还长，则固体也会发生流动。从地质年代的时间观念看，地球上坚硬岩石的山脉会流动。同理，玻璃纤维成形过程中，由于力的作用时间很短，所以玻璃液尚未完全固化前也有可能在粘性状态下产生脆性断裂。因此，应力松弛时间是一个很重要的流变性能。应力松弛时间 (τ)是粘度(η)和剪切粘弹性模量(E_G)的比值。即：

                                     τ=η／E_G

E玻璃的杨氏弹性模量对玻璃的成分和结构并不敏感，而剪切粘弹性模量则很敏感，能成数倍地相差。例如硼硅酸盐玻璃的剪切粘弹性模量就比一般的钠钙硅酸盐玻璃的低得多。

从纤维成形角度看，希望应力松弛时间尽可能短。

粘度是流体的一个重要性能。但是从流变学观点上看，对于有的流体，它的粘度不仅是温度的函数，而且也是剪切应变速率的函数。在一定温度下，有的流体的粘度随剪切速率的增大而降低，叫剪切变稀的流体；反之，叫剪切变稠的流体。粘度不随剪切速率而变化的流体叫牛顿流体。任何真实的流体，包括高温玻璃液在内，都不是牛顿流体。例如巴尔切涅夫就证明，在很低的剪切速率下，玻璃液表现出明显的非牛顿流体行为，而玻璃液在漏嘴中的剪切速率是很低的。这方面的研究工作仍在进行中。目前，大多数科学工作者都认为玻璃液还是牛顿行为的流体。

纤维成形时，玻璃液流股受到单一轴向拉伸力，玻璃液抵抗这种单轴牵伸的阻力叫做牵伸粘度，又叫特鲁顿粘度，这也是一个流变性能指标。对于牛顿流体，牵伸粘度为牛顿动力粘度的3倍。对于非牛顿流体，两者之间就不存在固定的关系，而且都是剪切速率的函数。