注塑螺杆设计高级研修班.pptVIP

混合理论和新型螺杆的混合机理;一、混合理论; 混合理论及混合分类;混合机理和混合分类(续);混合机理和混合分类(续);混合机理和混合分类(续);混合机理和混合分类(续);混合机理和混合分类(续); 混炼三要素 P-压缩 S-剪切 D-置换;剪切; 剪切的作用;混合前的分流配置与混合后的分流配置;混合机理和混合分类(续);无规的(左)和有序的(右)分布性混合;a;物料状态; 非分散混合;1、有序分布性混合： (1)对同心圆筒混合器：;(2) 长方体混合模型 如图，长为L、宽为W的条纹层堆积成高为H的立方体。条纹数为n，则所包围的面积A为：A=2nLW 立方体的体积为V： 若V、A一定，则 ;剪切变形量;2、无规分布性混合： 无规分布性混合不易表征，通常用总体均匀度表示。 总体均匀度是一个统计学概念，是一种表征，对螺杆设计不具指导意义。在此不??述。 ; 层流混合 1、流变性均匀流体的层流混合;结论：界面的增加是初始取向和总应变的函数。;对三维流动：;图a，少组分未横过所有流线，界面平行于剪切方向，最终没发生混合。 图b，少组分在垂直于剪切方向的界面处横切所有流线，混合很好。 图c，少组分的界面只横切部分流线，只实现部分混合。 图d，将A、B两种流体置于同心圆筒混合器中的不同情况。如果A、B两种流体的界面垂直于流线，则混合得很快，否则混合得很慢。;结论：简单剪切流不能重新排列界面取向，因此在这种流动中界面面积的增加并不是最大的，混合效果并不是最好的。如果能使界面取向不断地调整，或不断改变剪切方向，就可以得到更大的截面面积的增加，从而得到良好的混合效果。;2、流变性非均匀流体的层流混合 不同牌号的同一种聚合物的混合； 同一种聚合物两种组成部份(其中一部分含有不同的添加剂)的混合； 不同聚合物的混合； 把一种较低分子量的液体组分混合到一种聚合物中去的混合； 热致非均匀系统的混合。; 以平行平板混合器为例讨论多组分与少组份的粘度比对剪切应变的影响。 假设：(1)、下板固定，上板以速度V移动； (2)、少组份被夹在两层多组分之间，均为不可压缩的牛顿型流体，彼此不相容，忽略界面张力； (3)、两层间边界处剪应力是连续的。; 结论：在少组分中得到的剪切速率 是粘度比 和 的 函数。 当 增加时， 下降，表明粘度比大，变形速率小。因此为了得到较好的混合质量，不能使两种组分的粘度相差太多，而应使其粘度相近或相等，即粘度相近原则。 ;讨论： 把高粘度的少组分混合到低粘度的多组分与把低粘度的少组分混合到高粘度的多组分中哪个容易哪个难？; 分散混合;分散混合过程： 1、在流场产生的粘性拖曳下，将大块的固体添加剂破碎为较小的粒子； 2、聚合物在剪切热和传导热的作用下熔融塑化，粘度逐渐降低至粘流态时的粘度； 3、较小粒子克服聚合物的内聚力，渗入到聚合物中； 4、较小粒子在流场剪应力的作用下，进一步减小粒径，直到最终粒子大小； 5、固相最终粒子在流场作用下，产生分布混合，混合均匀； 6、聚合物和活性填充剂之间产生力-化学作用。;物理模型：如右图。将两个连接在一起的颗粒抽象为两个小球，用连接杆将它们连接在一起，两个小球的半径分别为r1和r2，中心距为L，如哑铃状。假设哑铃位于不可压缩的牛顿型流体中，流体的速度场为均匀流场，哑铃的存在没有改变其附近流场，忽略布朗运动，小球半径不等。由于流场对每一个小球粘性拖曳的结果，在连接杆上形成力，该力取决于粘性拖曳的大小和哑铃的取向，当该力超过某一临界值时，两个球就分开，即粒子或结块就破裂。 ;小球共受三个力：惯性力，是由加速度引起的；拖曳力，等于小球受到的粘性拖曳和速度差的乘积；连接杆上的力，是小球之间的相互作用力。这三个力使小球处于平衡状态。 对每一个小球可写出一个平衡方程：;经过推导，若把坐标原点放在小球的中心，可求出作用在连接杆上的力：;新型混炼元件;Date;屏障型混炼段： 结构特点：在圆柱面上等距地开若干纵向沟槽，分为两组，一组为进料槽，其出口在轴向是封闭的，另一组为出料槽，其入口在轴向是封闭的，两组槽相间开设。 主要作用：可促进未彻底熔融的物料熔融塑化，可提供高剪切，利于分散混合；物料通过屏障段时由一股变为几股，因而增加了界面；几股物料流出出料槽后又汇合在一起，利于位置的交换；进料槽和出料槽中的物料因机筒运动而产生涡旋，