高分子材料加工技术——高分子材料混合与设备.ppt

第一节 混合与分散 一、混合的类型 1. 简单混合（非分散混合）：粒子初始尺寸不减小，增加粒子分布均匀性。 2.分散混合：粒子尺寸减小至极限值，增加粒子分布均匀性和相界面。 混合和分散，一般是同时进行和同时完成的。在混合过程中，由于机械搅拌、研磨、粉碎作用，使被混物料的粒子不断减小，达到均匀分散的目的。 Dispersive Mixing 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。 聚合物的混合是高黏度熔体间的混合，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。 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，或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。 体积扩散机理 体积对流混合：固体粒子之间 物料不变形 体积重排 剪切、挤压 层流对流混合：熔体间 物料变形 体积重排 剪切、挤压、伸长 物料分散的关键是使物料发生形变和重新分布，以及克服颗粒凝聚所需的外加作用力。 如果作用力F与平面具有一定角度的话，则在垂直方向上产生分力，这个分力能造成层与层之间的流动，从而大大增强了混合效果。因此通常在生产中希望使物料能连续承受两个相互为90°的剪切力的交替作用来提高混合效果。但混合中物料只受到水平方向剪切力作用，所以通常用交换物料的受力位置来达到这一目的。 第二节 混合设备 一、混合设备的分类 操作方式 间歇式 连续式 混合过程特征 分散式 分布式 混合强度大小 高强度 中强度 低强度 Continuous Mixing Devices Twin Screw Extruders: TSE’s have two screws within the barrel, and can be co-rotating or counter-rotating, intermeshing or non-intermeshing. They are favoured for Mixing and compounding Chemical reactions / reactive extrusion Devolatilization Continuous Mixing Devices Continuous Mixing Devices Twin-screw extruders use modular screws that are assembled from screw segments fitted onto a common shaft轴, 杆状物. Conveying segments can provide pumping, mixing and devolatilization, while non-conveying elements such as discs and rotors are designed for kneading and mixing. Thus, screws are easily optimized for a wide range of applications, making twin-screw extruders extremely versatile. Continuous Mixing Devices Specialized Compounding Devices: A Cokneader is a single-screw extruder with a slotted, screw that oscillates along the axis of polymer flow. The screw flights are interrupted by a channel, which during screw reciprocation互换, move through pins 穿销fixed along the barrel wall. 第三节 橡胶的塑炼与混炼 一. 生胶的塑炼 1.塑炼目的 主要是为了获得适合各种加工工艺要求的可塑性。即：降低生胶的弹性