成型加工混合

1、第六章第六章 混合混合第一節(jié)第一節(jié) 混合和分散理論混合和分散理論第二節(jié)第二節(jié) 混合設(shè)備混合設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 塑料的混合與塑化塑料的混合與塑化第四節(jié)第四節(jié) 聚合物溶液、分散體和膠乳的配制聚合物溶液、分散體和膠乳的配制第五節(jié)第五節(jié) 聚合物共混聚合物共混第二節(jié)第二節(jié) 混合和分散機(jī)理混合和分散機(jī)理 混合是一種操作，是一個(gè)過程，是一種趨向于減少混合物非均勻性的操作，是在整個(gè)系統(tǒng)的全部體積內(nèi)各組分在其基本單元沒有本質(zhì)變化的情況下的細(xì)化和分布過程。一、 混合的分類 1. 按混合形式分（1）非分散混合： 在混合中僅增加粒子在混合物中分布均勻性而不減少粒子初始尺寸。（2）分散混合： 混合過程中發(fā)生粒子尺寸減少到

2、極限值，同時(shí)增加相界面和提高混合物組分均勻性的混合過程。見圖5-6 v2.按物料狀態(tài)分v(1) 固-固混合v(2) 液體-液體混合 聚合物主要形式v(3) 固體-液體混合 同上二、混合機(jī)理 混合過程一般由擴(kuò)散、對(duì)流、剪切三種作用實(shí)現(xiàn)。1. 擴(kuò)散：由濃度梯度趨勢(shì)自發(fā)地發(fā)生的一種過程，各組分的微粒子由濃度大的區(qū)域遷移到濃度較小的區(qū)域，均化組分。氣體、液體較顯著。2. 對(duì)流：兩種物料相互向各自占有的空間進(jìn)行流動(dòng)。 如何實(shí)現(xiàn)？3. 剪切：依靠機(jī)械作用產(chǎn)生的剪切力，促使物料組成達(dá)到均一。 剪切在高粘度分散相的混煉操作中是最重要的，剪切的混合效果與剪切力的大小和力的作用距離有關(guān)，剪切力愈大，剪切力的距離愈

3、小，混合效果愈好。見圖5-3 三. 混合效果的評(píng)定 固體及塑性物料的混合效果的評(píng)定：有直接描述和間接描述兩種方法。 混合狀態(tài)的直接描述法1.（1）均勻程度：）均勻程度：指混入物所占物料的比率與理指混入物所占物料的比率與理論或總體比率的差異論或總體比率的差異 。各組分的比率與總體比率接近時(shí)，則混合均勻程度高。但就是相同比率的混合情況也是十分復(fù)雜的，見書P111圖5-14。 比率相同但是混合效果明顯不同。三種混合料中兩組分的分散程度明顯不同。因此，在評(píng)定物料的混合狀態(tài)時(shí)還需考慮各組分的分散程度。v(2)分散程度：分散程度：混合體系中各個(gè)混入組分的粒子在混合后的破碎程度。破碎程度大、粒徑小，其分散程

4、度高；反之，粒徑大，其分散得不好。見書P111圖5-14。v分散程度可以用同一組分的相鄰粒子間平均距離同一組分的相鄰粒子間平均距離來描述，距離越短，分散程度越好。v同一組分的相鄰粒子間平均距離與各組分粒子的同一組分的相鄰粒子間平均距離與各組分粒子的大小有關(guān)。大小有關(guān)。粒子的體積越小，或在混合過程中不斷減小粒子的體積，則可達(dá)到的均勻程度就越高。2. 混合狀態(tài)的間接判定法 混合狀態(tài)的間接判定法指不檢查混合物各不檢查混合物各組分的混合狀態(tài)，而檢測(cè)制品或試樣的物理、組分的混合狀態(tài)，而檢測(cè)制品或試樣的物理、力學(xué)、化學(xué)性能等，間接地判斷多組分的混力學(xué)、化學(xué)性能等，間接地判斷多組分的混合狀態(tài)。合狀態(tài)。例如：

5、例如：A.聚合物共混物的玻璃化溫度玻璃化溫度與兩種聚合物組分分子級(jí)的混合程度有直接關(guān)系，如兩聚合物完全達(dá)到分子級(jí)的均勻混合就呈均相體系，則聚合物共混物的玻璃化溫度只有一個(gè)，混合效果好。 B.聚合物共混物的力學(xué)性能愈好，則表明混合均勻。四、混合設(shè)備四、混合設(shè)備 混合設(shè)備是完成混合操作的不可缺少的設(shè)備。1.混合設(shè)備的分類 混合設(shè)備根據(jù)其操作方式，一般可分為間歇式和連續(xù)式二大類；根據(jù)其混合過程特征，可分為分布式和分散式；根據(jù)混合物強(qiáng)度大小，可分為高強(qiáng)度、中強(qiáng)度、低強(qiáng)度混合設(shè)備。（1） 間歇式和連續(xù)式間歇式和連續(xù)式 間歇式混合設(shè)備的混合是不連續(xù)的?；旌线^程主要有三個(gè)步驟：投料、混煉、卸料，此過程結(jié)束后

6、，周而復(fù)始。捏合機(jī)、開煉機(jī)等屬于間歇式。 連續(xù)式混合設(shè)備如單、雙螺桿擠出機(jī)。（2） 分布式和分散式 分布式混合設(shè)備主要具有混合物中組分?jǐn)U散、位置更換、形成各組分在混合物中濃度區(qū)域均勻的能力，即具有分布混合的能力。代表性設(shè)備由重力混合器、氣動(dòng)混合器等。 分散式混合設(shè)備主要具有是混合物中組分粒度減少，即具有分散混合的能力。如開煉機(jī)和密煉機(jī)。（3） 高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備 根據(jù)混合設(shè)備在混合過程中向混合物施加的速度、壓力、剪切力及能量損耗的大小又可分為為高強(qiáng)度、中強(qiáng)度、低強(qiáng)度混合設(shè)備。2. 間歇式混合設(shè)備 高分子材料加工過程中，間歇式混合設(shè)備的用的最多的是Z形捏合機(jī)、高速混合機(jī)、開煉機(jī)和密煉

7、機(jī)。(1) Z形捏合機(jī) 是一種常用的物料初混裝置。它的主要結(jié)構(gòu)部分是一個(gè)可加熱和冷卻夾套的鞍形底部的混合室和一對(duì)Z形攪拌器。見圖5-10?；旌蠒r(shí)間約半小時(shí)至數(shù)小時(shí)。在攪拌器中心開設(shè)通道，以便加熱和冷卻載體。z型捏合機(jī)（2） 高速混合機(jī) 高速混合機(jī)是使用極為廣泛的塑料混合設(shè)備，適用于固態(tài)物料和固液物料的混合，更適用于粉料。該機(jī)主要有加熱或冷卻夾套的圓筒形混合室和一個(gè)裝在混合室底部的高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪所組成。見圖5-11，P165-166。高速混合機(jī)加料在混合室的上部，卸料在下部。通常一次混合時(shí)間為8-10分鐘。（3）開煉機(jī) 開煉機(jī)又稱雙輥煉塑機(jī)或煉膠機(jī)。開煉機(jī)主要用于橡膠的塑煉和混煉，塑料的塑化和混

8、合，填充與共混改性的混煉等。開煉機(jī)的結(jié)構(gòu)見圖。它的主要工作部分是二個(gè)輥筒。二個(gè)輥筒并列在一個(gè)平面上，分別以不同的轉(zhuǎn)速作向心轉(zhuǎn)動(dòng)，二個(gè)滾筒之間的距離可以調(diào)節(jié)。滾筒中間為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)可通入介質(zhì)加熱或冷卻。講稿補(bǔ)充。（4） 密煉機(jī) 密煉機(jī)是封閉式塑煉機(jī)或煉膠機(jī)密煉機(jī)的混煉室是密封的，混合過程物料不會(huì)外泄，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期。密煉機(jī)最早用于橡膠的混煉與塑煉，又在塑料中得到運(yùn)用。見圖3. 連續(xù)混合設(shè)備（1） 單螺桿擠出機(jī)（2） 雙螺桿擠出機(jī) 以后講開放式煉膠機(jī)開放式煉膠機(jī)密閉式煉膠密閉式煉膠(塑塑)機(jī)機(jī)連續(xù)混煉機(jī)連續(xù)混煉機(jī)第三節(jié)第三節(jié) 塑料的混合與塑化塑料的混合與塑化 大多數(shù)多組分粉狀和粒

9、狀熱塑性塑料或熱固性塑料的配置一般包括原料的準(zhǔn)備、混合、塑化、粉碎或?；裙ば?。其中物料的混合與塑化是主要工序。一. 原料的準(zhǔn)備 對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理、配料計(jì)量和輸送等。1.預(yù)處理：除雜質(zhì)-如何除？ 除水分-如何除？ 對(duì)于一些小劑量和難分散的配合劑，可以先把它們制成漿料或母料，再混入混合物中。2.配料劑量：根據(jù)配方中各原料組成比率精確稱量。3.原料的輸送：固體樹脂和配合劑的輸送可用氣動(dòng)源送至料倉；液狀配合劑的輸送可用齒輪泵管道輸送至高位貯槽。v二. 初混合 物料的初混合，簡(jiǎn)單混合，是在樹脂的流動(dòng)在樹脂的流動(dòng)溫度以下和較低剪切作用下進(jìn)行溫度以下和較低剪切作用下進(jìn)行的。只增加各組分微?？臻g的無規(guī)則排列

10、程度，而不減少粒子的尺寸。v使用的設(shè)備主要有：轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)、螺帶式混合機(jī)、捏合機(jī)和高速混合機(jī)等。v混合多為間歇式操作。因?yàn)檫B續(xù)化的操作不易控制。但近年來發(fā)展了管道式捏合機(jī)的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，其工作效率高。v投料順序：聚合物-穩(wěn)定劑和色料-填料、增塑劑、潤滑劑等。三. 塑化 是物料在初混合基礎(chǔ)上的再混合過程，在高于樹脂流動(dòng)溫度和較強(qiáng)剪切作用下進(jìn)行的。塑化的目的是使物料在溫度和剪切力的作用下熔融，獲得剪切混合的作用，驅(qū)除其中的水分和揮發(fā)物，使各組分分散更加均勻，得到一定可塑性的均勻物料。塑化所用的設(shè)備：開放式煉塑機(jī)、密煉機(jī)或擠出機(jī)。四. 粉碎和?；?為便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸、成形的操作，必須將塑化后的物料進(jìn)行粉碎和造粒，制成粉狀或粒狀。v1.粉碎 粉狀塑料一般是將塑化后的片狀物料用切碎機(jī)先進(jìn)行切碎，然后再用粉碎機(jī)粉碎而得到。如酚醛壓塑粉則選用具有沖擊作用和摩擦作用的粉碎機(jī)和研磨機(jī)來完成粉碎。2.?；Ｓ镁哂星懈钭饔玫脑炝ＴO(shè)備。造粒的方法根據(jù)塑化工藝的不同有以下三種：開煉機(jī)軋片造粒擠出機(jī)擠出條冷切造粒擠出熱切造粒第四節(jié)第