第3章聚合物的混合.pptVIP

第三章 聚合物的混合 第三章 聚合物的混合 3.1 混合的基本概念和机理 3.1 混合的基本概念和机理 3.1 混合的基本概念和机理 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.2 混合的分类 3.3 混合的表征 分散混合过程所发生的物理、机械和化学作用 把较大的添加剂团聚体和聚合物团块破碎为适合于混合的较小的粒子； 在剪切热和传导热的作用下，使聚合物熔融塑化，以降低聚合物的粘度； 粉状或液状的较少粒子组分克服聚合物的内聚能，渗入到聚合物内部； 使较少粒子组分分散，即在剪应力作用下，把添加剂聚集体或团聚体的尺寸减小到形成聚集体之前的初始粒子的最小尺寸； 固相最终粒子的分布均化，使粒子发生位移，从而提高物料的熵或无规程度、随机性或均匀性； 聚合物与活性填充剂之间产生力－化学作用，使填充物料形成强化结构。 为了获得大的剪应力，混合机的设计应引入高剪切区(即设置窄的间隙)，保证所有固体颗粒重复地通过高剪切区。 分散度取决于混合器内最大有效剪切速率和通过次数，剪切速率越高，通过次数越多，分散越好。 分散混合主要是通过剪应力起作用的 二、按物料状态分类 固体与固体（混合） 主要是固体聚合物与其它固体组分的混合 聚合物通常是粉状、粒状与片状，而添加剂通常也是粉状。在聚合物加工中，大多数情况下，这种混合都先于熔体混合，也先于成型。 这种混合通常是无规分布性混合。 塑性物料与液体或固体的物料的混合。 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； 另一种情况是参与混合的是高粘度的聚合物熔体。 这两种情况的混合机理和动力学是不同的。在聚合物加工中，发生在熔体之间的是层流混合。 固体与液体（捏合） 液体和粉状固体的浸渍和混合 有两种形式： 一种是液态添加剂与固态聚合物的掺混，主要发生在准备工艺阶段，此时固态聚合物不会在混合中熔融。 另一种是将固态添加剂混到熔态聚合物中，而固态添加剂的熔点在混合温度之上，聚合物加工中的填充改性(加入固态填充剂)同这种混合 在聚合物加工中，液体和液体的混合（共混）、液体与固体的混合（填充）是最主要的混合形式。 物料各组分混合是否均匀 质量是否达到预期的要求 生产中混合终点的控制 混合状态的判定 直接描述和间接描述 为了判定混合体系内各级分单元的均匀分布程度， 必须采用合适的检验规模(对比尺度)。为此应该考虑 样品相对尺寸的大小。 烟台大学化学生物理工学院 高分子材料加工基础 第二章 高聚物的熔融和溶解 第三章 聚合物的混合 第四章 聚合物流体的流变性 第五章 聚合物加工中的物理化学变化 第三章 聚合物的混合 例子：聚氯乙烯塑料的成型，橡胶的成型 助剂：改善加工、 使用性能，降低成本 问题： 如此多的组分添加到聚合物中，成型为整体的制品， 需要使多组分不均匀的体系变成为多组分均匀体系， 保证制品的性能，实现这个关键环节的就是混合。 3.1 混合的基本概念和机理 3.2 混合分类 混合的表征 3.3 混合指用机械方法使两种或多种物料均匀参混的操作，产物称为混合物。 混合是一种操作 是一个过程 混合的基本概念 将各种添加剂混合掺入聚合物基体中，使其分散成为树脂体系中的一个含量组分。添加剂包括：稳定剂、润滑剂、增塑剂等等。 以玻璃纤维、碳纤维等增强材组分增强高聚物树脂。 将单一的聚合物熔体均化，或通过受到控制的剪切流动以得到某种期望的流变性质的混合。 另外还有一些小技术过程也可以称为混配： 高分子溶液的增浓处理； 造粒； 体系中残余成分的脱排。 在高分子材料的工业中， 混合作为材料制备工艺中最重要的手段之一， 还包含在一个更广泛的技术概念“混配”之中。 混合的基本概念 按照Brodkey混合理论 混合涉及到三种扩散的基本运动形式: 即分子扩散、涡流扩散和体积扩散。 混合的机理 3.1 混合的基本概念和机理 分子扩散 是由浓度梯度驱使的自发发生的一种过程 各组分的微粒子由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域，从而达到各组分的均化。 分子扩散在气体和低粘度液体中占支配地位。 一般来说，聚合物加工中，熔体和熔体之间的分子扩散没有实际意义。 因为熔体粘度很高，分子扩散很慢，就是说熔体和熔体之间的混合不靠分子扩散完成的。