第3章聚合物共混过程及其调控.ppt

推论： ①增大剪切应力、降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散； ②分散相颗粒的破碎分散过程中，同时会发生分散相粒径的自动均化过程； ③为促进分散相的破碎分散，共混设备施加给共混体系的作用力方向应该不断或周期性地变化。 作用在分散相粒子上的外力和内力 外力：使分散相颗粒发生变形、转动，使其分开的力。 F1：促使两小球分开（使分散相颗粒分散破碎） F2：使两小球“共同体”发生转动 内力：阻止分散相颗粒发生破碎的力。 黏滞力 弹性力 界面张力 分散相的平衡粒径 分散相平衡粒径与共混体系各因素的关系式 小结 “液滴模型” “双小球模型” 破碎-集聚过程 “同心圆筒模型” 流变学方法 形态学方法 对共混产物性能的评估 共混过程的调控 共混物形态 共混产物性能 研究方法进展 共混过程的调控方法 影响熔融共混过程的5个主要因素 ①聚合物两相体系的熔体黏度（特别是黏度比值）以及熔体弹性； ②聚合物两相体系的界面能（界面张力）； ③聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态； ④流动场的形式和强度； ⑤共混时间。 共混调控效果的表现 共混过程的调控方法 共混组分熔体黏度的影响 共混过程的调控方法 ②连续相黏度提高与分散相黏度降低的影响因素 基本规律：熔体黏度较低的一相倾向于成为连续相，而熔体黏度较高的一相倾向于成为分散相。 推论：为了获得较好的分散效果，两相熔体黏度不可以相差过于悬殊，两相熔体黏度较为接近为好。 ③两相熔体黏度之比对分散相粒径的影响 ④黏度相近原则 大前提：两相熔体黏度的比值不可以相差过于悬殊；在此大前提下，对于某些共混体系，两相黏度接近相等可以使分散相粒径达到最小值；但对于另外一些体系，使分散相粒径达到最小值的两相黏度比，并不是很接近于相等的。 共混过程的调控方法 共混物熔体弹性的影响 共混过程的调控方法 共混组分熔体黏度及弹性的调控 熔体黏度的调控 共混过程的调控方法 共混过程的调控方法 熔体弹性的调控 共混过程的调控方法 界面张力与相容剂 相容性好的两相体系，界面张力较低，共混过程中分散相较易分散 通过添加相容剂，可以改善两相间的相容性，使界面张力降低 共混时间 共混过程的调控方法 其他因素 组分含量配比 物料初始状态 流动场的形式与强度 作 业 聚合物共混过程的理论模型 （4）界面张力s的影响 两相间的界面张力s降低，可使We值增大，进而液滴的形变增大。 界面张力是阻止液滴变形，使液滴保持稳定的因素，降低界面张 力有利于液滴变形。对于聚合物共混两相体系，界面张力s 是与 两相聚合物之间的相容性密切相关的。相容性较好时，界面张力s 较低，分散相容易变形，进而破碎。 （5）两相黏度之比l的影响 （6）熔体弹性的影响 熔融弹性可用弹性形变自由能来描述，弹性形变自由能越大，越 不容易发生变形。 聚合物共混过程的理论模型 （7）液滴破碎的判据 液滴的变形达到一定程度就会发生破碎。 增大剪切应力t，或者降低界面张力s，有利于液滴的破碎。同时， 分散相粒径R较大，易于破碎，亦即分散相中的大粒子比小粒子容 易破碎。 （8）流动场形式的影响 流动场的形式（剪切流动或拉伸流动）对液滴的变形与破碎也有重 要影响。拉伸流动比剪切流动更能有效地促使液滴破裂。 聚合物共混过程的理论模型 R r r* 双小球模型 第二个粒子运动轨迹的方程 分析：分散相粒子的运动轨迹受到K值、r*、和粒子的起始位置（x0，y0）等因素的影响 聚合物共混过程的理论模型 图3-7 分散相粒子的运动轨迹(实例1) R=0.5，r*=3，K=2，3，4，∞ 图3-8 分散相粒子的运动轨迹(实例2) R=0.5，r*=3，K=0.5，1，2，∞ 实例分析 聚合物共混过程的理论模型 结论：K值对粒子的运动轨迹有重要的影响。当K值达到（或超过）某一临界值时，粒子运动才能够超出临界距离。 对比 K 值 临界距离r* 粒子的起始位置（x0，y0） 聚合物共混过程的理论模型 聚合物共混过程的理论模型 毛细管不稳定模型 毛细管不稳定性模型可以用于研究细流线破裂机理； 研究发现，细流线破裂时间决定于界面张力、连续相与分散相的粘度比、细流线的直径等因素； 细流线受到外界干扰时，柱状流线发生正弦式变形，一定条件下，变形随时间发生指数式增长。 聚合物共混过程的理论模型 聚合物共混过程的理论模型 聚合物共混过程的理论模型 层流混合 层流混合是分布混合的一种特定形式。在实际的共混过程中，层流混合是普遍存在的。 层流混合的理论研究基于一种基本假设：在层流混合的过程中，层与层之间不发生扩散。 目前，层流混合理论有多种数学模型，如平行板模型，同心圆筒模型，我们主要介绍同心圆筒模型。