高分子材料成型加工第五章课件.pptVIP

第五章高分子材料混合与制备 本章讨论高分子材料混合的机理、设备以及橡胶混炼胶和塑料的配制，对聚合物共混也将论及 一、混合与分散 1、混合机理 混合是使用一种有效的手段将多组分原料加工更均匀、更实用的物料的过程。 （1）扩散 混合种组分非均匀性的减少和组分是通过各组分的物理运动来完成的。 混合涉及到三种扩散的基本运动形式，既分子扩散、涡旋扩散和体积扩散。 2、混合过程要素 混合的目的就是使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料从一种物料按照可接受的概率分布到另一种物料中去，以便得到组分均匀的混合物。 粘性流体的混合要素有剪切、分流和位置交换，按分散体系的流变特性，混炼操作可分为搅拌、混合和混炼。 1、剪切 剪切的作用是把高粘度分散相的粒子或凝聚体分散于其他分散介质中。 2、分流合并和置换 利用器壁对流体进行分流，分流后径置换在合并时，希望在分流后相邻流束合并时尽可能离得远一些，而分流后相距较远的流束合并时尽可能接近些，也就是分流时任取两股流苏的相对距离和合并时同样的 两股流束的相对距离的差别尽可能地大 3、挤压 如果物料在承受剪切前先经受压缩，使物料密度提高，这样剪切应力大尽可能提高剪切效率，当物料被压缩时物料内部会发生流动，产生由于压缩引起的剪切流动。 4、拉伸 拉伸可以使物料产生变形，减少料层厚度，增加界面有利于混合。 5、已破碎的分散相在热运动和微粒间相互吸引的作用下，重新聚集在一起。 二、混合的类型 1、非分散混合和分散混合 （1）非分散混合 在混合中仅增加粒子在混合物中空间分布均匀性而不减少粒子初始尺寸的过程称为非分散混合 （2）分散混合 指的是混合过程中发生粒子尺寸较少到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。 分散混合主要靠剪切应力和拉伸应力的作用实现的。 分散混合过程是一个复杂的过程，可以发生各种物理-机械和化学的作用 讨论分散混合时，主要讨论固相在液相熔体中的分散，把液相视作层流混合，把液相的粘性拖拽对固相施加的力视作剪切力。 剪切应力的大小应与物料的黏度有关，黏度越大，局部剪切应力越大，粒子或结块易破裂，而黏度又与温度有关，温度越高，黏度越低，因此希望在较低的温度下进行分散混合。 2、混合物料的状态 混合可分为固体与固体混合，液体与液体混合和液体与固体混合三种情况。 固体与固体混合 主要是固体聚合物与其他固体组分混合。聚合物通常是粉状、粒状和片状，而添加剂通常也为粉状 液体与液体混合 这种混合有两种情况，一种是参与混合的液体是低粘度的单体、中间体或非聚合物添加剂，混合机理是靠流体內产生的紊流扩散机理。另一种是参与混合的是高粘度的聚合物熔体，为体积扩散即对流混合机理。 液体与固体混合 1、液体添加剂与固态聚合物的掺混，不把固态转为液态 2、固态添加剂混到熔态聚合物中 三、混合状态的判定 物料各组分是否混合均匀，质量是否达到预期要求，生产中混合终点的判定都涉及到混合状态的判定 混合状态直接描述法 1、均匀程度 2、分散程度 混合状态的间接判断 混合状态的间接判断指不检查混合物各组分的混合状态，而是检测与混合物的状态密切相关的制品或试样的物理性能、力学性能和化学性能等。 聚合物共混物的玻璃化温度与两种聚合物组分分子级的混合均匀程度有直接关系 二、混合设备 由于混合物的种类及性质各不相同，混合的质量指标也有不同，所以出现了具有不同性能特征的混合设备。 1、混合设备的分类 混合设备据其操作方式，一般可分为连续适和间歇式两大类；据混合特征可分为分布式和分散式；据聚合物强度的大小可分为中强度低强度与高强度三种 间歇式和连续式 间歇式混合设备混合过程是不连续的。主要分为三个步骤：投料、混炼和卸料再周而复始 连续式混合设备的混合过程是连续的，如单、双螺杆挤出机和各种连续混合设备。由于连续操作故可提高生产能力，易实现自动控制，减少能量消耗，混合质量稳定 分布式和分散式 分布混合设备主要使混合物中组分扩散、位置扩散、形成各组分在混合物中浓度趋于均匀的能力。 分散混合设备主要有使聚合物中粒度减小，既具有分散混合的能力。分散混合设备主要有使物料施加剪切力、挤压力而达到分散的目的，如开炼机、密炼机等。 高强度、中强度和低强度混合设备 以物料所受的剪切力大小或剪切变形程度来决定混合强度的高低 2、间歇混合设备 间歇式混合设备就其基本结构和运转特点可分为静式混合设备、滚筒混合设备和转子类混合设备 间歇式混合设备中另外两种最主要的设备是开炼机与密炼机，从结构角度看应属于转子类其用途广泛混合强度很高，主要用于橡胶的塑练与混炼、塑料的混炼、高浓度母料的制备。 1、开炼机 通过两个转动的滚筒将物料混合或使物料达到规定状态。主要工作部分是两个辊筒 两个辊筒并列在一个平面上，分别以不同的转速作向心运动·，辊距可以调节，辊筒