十高分子材料混合与制备.PPTVIP

第九章 高分子材料混合与制备 高分子材料是以高分子化合物为主体，加上其它添加剂组成的多相复合体系。 对绝大部分高分子材料而言，都不是单独使用高分子化合物。 加入其它物料的目的： 1、改善高分子材料制品的使用性能 2、改善成型工艺性能 3、降低成本 第一节 混合与分散理论 一、 混合机理 混合机理 1、 扩散 组分的非均匀性减少 通过各组分的物理运动 组分的细化 分子扩散 混合的基本运动形式 体积扩散 （Brodkey混合理论） 涡流扩散 分子扩散 由浓度梯度驱使自发地发生的一种过程，各组分的 微粒由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域，从而达 到各处组分的均化。 不同物态的物料，其分子扩散的程度不同。 聚合物的混合是高粘度熔体间的混合，不是靠分子 扩散实现。但低分子组分在聚合物熔体中的混合，可通 过分子扩散实现。 混合物料的状态与分子扩散程度的关系 混合物料的状态 分子扩散的程度 气体与气体间的混合 较快地、自发地进行 低粘度液体与低粘度液体间的混合 也能较显著地进行 低粘度液体与固体间的混合 高粘度液体与高粘度液体间的混合 不显著，较困难进行 高粘度液体与固体间的混合 固体与固体间的混合 极慢，很难进行 涡流扩散（紊流扩散） 紊流扩散的必要前提是体系粘度很低，或物料运动 的速度很高，达到紊流的程度。由于高分子熔体或浓溶 液粘度很高，要达到紊流，必须有很高的流速。 聚合物熔体的流速很高时，剪切速率一定也很高， 会造成聚合物降解，成型加工中不允许。因此，聚合物 加工中通常很少发生涡流扩散。 体积扩散（对流扩散） 流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置 向另一个空间位置的运动，两种或多种组分在相互占有 的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。 在聚合物加工中，体积扩散占支配地位。 体积对流混合 （可发生在固体物料间，或液体物料间） 体积扩散 层流对流混合 （主要发生在液体物料间） 混合机理 2、 混合过程要素 混合的问题 在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到物料所需 的良好的分散，混合问题就变成一种物料发生形变和重新分布 的问题，同时，还要防止分散颗粒的凝聚趋势。 这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力），这 种外加作用力主要起两个作用： （1）使物料发生形变和重新分布； （2）克服颗粒的凝聚。 混炼三要素 三者的关系： “分布”由“置换（D）”来完成； “剪切（S）”为进行“置换（D）”起辅助作用； “压缩（P）”则是提高物料的密度，为提高“剪切（S）”速率起辅助作用。 二、 混合的分类 1、 按混合形式分类 混合 基本的过程 分散 非分散混合（简单混合） 混合 分散混合 混合—— 指将两种或两种以上组分相互分布在各自 所占的空间中，即两种或多种组分所占空 间的最初分布情况发生变化。 分散—— 指混合中一种或多种组分的物理特性发生 一些内部变化