成型加工混合

1、第六章第六章 混合混合第一节第一节 混合和分散理论混合和分散理论第二节第二节 混合设备混合设备第三节第三节 塑料的混合与塑化塑料的混合与塑化第四节第四节 聚合物溶液、分散体和胶乳的配制聚合物溶液、分散体和胶乳的配制第五节第五节 聚合物共混聚合物共混第二节第二节 混合和分散机理混合和分散机理 混合是一种操作，是一个过程，是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作，是在整个系统的全部体积内各组分在其基本单元没有本质变化的情况下的细化和分布过程。一、 混合的分类 1. 按混合形式分（1）非分散混合： 在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减少粒子初始尺寸。（2）分散混合： 混合过程中发生粒子尺寸减少到

2、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。见图5-6 v2.按物料状态分v(1) 固-固混合v(2) 液体-液体混合 聚合物主要形式v(3) 固体-液体混合 同上二、混合机理 混合过程一般由扩散、对流、剪切三种作用实现。1. 扩散：由浓度梯度趋势自发地发生的一种过程，各组分的微粒子由浓度大的区域迁移到浓度较小的区域，均化组分。气体、液体较显著。2. 对流：两种物料相互向各自占有的空间进行流动。 如何实现？3. 剪切：依靠机械作用产生的剪切力，促使物料组成达到均一。 剪切在高粘度分散相的混炼操作中是最重要的，剪切的混合效果与剪切力的大小和力的作用距离有关，剪切力愈大，剪切力的距离愈

3、小，混合效果愈好。见图5-3 三. 混合效果的评定 固体及塑性物料的混合效果的评定：有直接描述和间接描述两种方法。 混合状态的直接描述法1.（1）均匀程度：）均匀程度：指混入物所占物料的比率与理指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异论或总体比率的差异 。各组分的比率与总体比率接近时，则混合均匀程度高。但就是相同比率的混合情况也是十分复杂的，见书P111图5-14。 比率相同但是混合效果明显不同。三种混合料中两组分的分散程度明显不同。因此，在评定物料的混合状态时还需考虑各组分的分散程度。v(2)分散程度：分散程度：混合体系中各个混入组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎程度大、粒径小，其分散程

4、度高；反之，粒径大，其分散得不好。见书P111图5-14。v分散程度可以用同一组分的相邻粒子间平均距离同一组分的相邻粒子间平均距离来描述，距离越短，分散程度越好。v同一组分的相邻粒子间平均距离与各组分粒子的同一组分的相邻粒子间平均距离与各组分粒子的大小有关。大小有关。粒子的体积越小，或在混合过程中不断减小粒子的体积，则可达到的均匀程度就越高。2. 混合状态的间接判定法 混合状态的间接判定法指不检查混合物各不检查混合物各组分的混合状态，而检测制品或试样的物理、组分的混合状态，而检测制品或试样的物理、力学、化学性能等，间接地判断多组分的混力学、化学性能等，间接地判断多组分的混合状态。合状态。例如：

5、例如：A.聚合物共混物的玻璃化温度玻璃化温度与两种聚合物组分分子级的混合程度有直接关系，如两聚合物完全达到分子级的均匀混合就呈均相体系，则聚合物共混物的玻璃化温度只有一个，混合效果好。 B.聚合物共混物的力学性能愈好，则表明混合均匀。四、混合设备四、混合设备 混合设备是完成混合操作的不可缺少的设备。1.混合设备的分类 混合设备根据其操作方式，一般可分为间歇式和连续式二大类；根据其混合过程特征，可分为分布式和分散式；根据混合物强度大小，可分为高强度、中强度、低强度混合设备。（1） 间歇式和连续式间歇式和连续式 间歇式混合设备的混合是不连续的。混合过程主要有三个步骤：投料、混炼、卸料，此过程结束后

6、，周而复始。捏合机、开炼机等属于间歇式。 连续式混合设备如单、双螺杆挤出机。（2） 分布式和分散式 分布式混合设备主要具有混合物中组分扩散、位置更换、形成各组分在混合物中浓度区域均匀的能力，即具有分布混合的能力。代表性设备由重力混合器、气动混合器等。 分散式混合设备主要具有是混合物中组分粒度减少，即具有分散混合的能力。如开炼机和密炼机。（3） 高强度、中强度和低强度混合设备 根据混合设备在混合过程中向混合物施加的速度、压力、剪切力及能量损耗的大小又可分为为高强度、中强度、低强度混合设备。2. 间歇式混合设备 高分子材料加工过程中，间歇式混合设备的用的最多的是Z形捏合机、高速混合机、开炼机和密炼

7、机。(1) Z形捏合机 是一种常用的物料初混装置。它的主要结构部分是一个可加热和冷却夹套的鞍形底部的混合室和一对Z形搅拌器。见图5-10。混合时间约半小时至数小时。在搅拌器中心开设通道，以便加热和冷却载体。z型捏合机（2） 高速混合机 高速混合机是使用极为广泛的塑料混合设备，适用于固态物料和固液物料的混合，更适用于粉料。该机主要有加热或冷却夹套的圆筒形混合室和一个装在混合室底部的高速转动的叶轮所组成。见图5-11，P165-166。高速混合机加料在混合室的上部，卸料在下部。通常一次混合时间为8-10分钟。（3）开炼机 开炼机又称双辊炼塑机或炼胶机。开炼机主要用于橡胶的塑炼和混炼，塑料的塑化和混

8、合，填充与共混改性的混炼等。开炼机的结构见图。它的主要工作部分是二个辊筒。二个辊筒并列在一个平面上，分别以不同的转速作向心转动，二个滚筒之间的距离可以调节。滚筒中间为中空结构，其内可通入介质加热或冷却。讲稿补充。（4） 密炼机 密炼机是封闭式塑炼机或炼胶机密炼机的混炼室是密封的，混合过程物料不会外泄，降低了劳动强度，缩短了生产周期。密炼机最早用于橡胶的混炼与塑炼，又在塑料中得到运用。见图3. 连续混合设备（1） 单螺杆挤出机（2） 双螺杆挤出机 以后讲开放式炼胶机开放式炼胶机密闭式炼胶密闭式炼胶(塑塑)机机连续混炼机连续混炼机第三节第三节 塑料的混合与塑化塑料的混合与塑化 大多数多组分粉状和粒

9、状热塑性塑料或热固性塑料的配置一般包括原料的准备、混合、塑化、粉碎或粒化等工序。其中物料的混合与塑化是主要工序。一. 原料的准备 对原料进行预处理、配料计量和输送等。1.预处理：除杂质-如何除？ 除水分-如何除？ 对于一些小剂量和难分散的配合剂，可以先把它们制成浆料或母料，再混入混合物中。2.配料剂量：根据配方中各原料组成比率精确称量。3.原料的输送：固体树脂和配合剂的输送可用气动源送至料仓；液状配合剂的输送可用齿轮泵管道输送至高位贮槽。v二. 初混合 物料的初混合，简单混合，是在树脂的流动在树脂的流动温度以下和较低剪切作用下进行温度以下和较低剪切作用下进行的。只增加各组分微粒空间的无规则排列

10、程度，而不减少粒子的尺寸。v使用的设备主要有：转鼓式混合机、螺带式混合机、捏合机和高速混合机等。v混合多为间歇式操作。因为连续化的操作不易控制。但近年来发展了管道式捏合机的连续生产设备，其工作效率高。v投料顺序：聚合物-稳定剂和色料-填料、增塑剂、润滑剂等。三. 塑化 是物料在初混合基础上的再混合过程，在高于树脂流动温度和较强剪切作用下进行的。塑化的目的是使物料在温度和剪切力的作用下熔融，获得剪切混合的作用，驱除其中的水分和挥发物，使各组分分散更加均匀，得到一定可塑性的均匀物料。塑化所用的设备：开放式炼塑机、密炼机或挤出机。四. 粉碎和粒化 为便于储存、运输、成形的操作，必须将塑化后的物料进行粉碎和造粒，制成粉状或粒状。v1.粉碎 粉状塑料一般是将塑化后的片状物料用切碎机先进行切碎，然后再用粉碎机粉碎而得到。如酚醛压塑粉则选用具有冲击作用和摩擦作用的粉碎机和研磨机来完成粉碎。2.粒化常用具有切割作用的造粒设备。造粒的方法根据塑化工艺的不同有以下三种：开炼机轧片造粒挤出机挤出条冷切造粒挤出热切造粒第四节第