高分子材料加工原理第又3章混合.ppt

第三章  混合 一、混合的定义 混合是一种趋向于混合物均匀性的操作，是一种在整个系统 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 化和分布的过程。 二、混合机理 按照Brodkey混合理论，混合涉及到扩散的三种基 本运动形式。 (二)涡旋扩散 由系统内产生的紊流而实现流体混合的一种扩散形式。 对于气体和低黏度的液体体系，涡流扩散是常见的混合 类型。 在聚合物加工中黏度高，而且要实现紊流势必使熔体发生破裂，故很少发生涡旋扩散。 三、混合过程发生的主要作用 剪切 分流 合并和置换 挤压(压缩) 拉伸 聚集 它们的出现及占有的地位会因混合的最终目的、物料的状态、温度、压力、速度等不同而不同。 (一)剪切 作用:是把高黏度分散相粒子或凝聚体分散于分散介质中。 例:介于两块平行板间的物料通过板的平行运动而使物料内 部产生永久变形的黏性剪切。 (二)分流、合并和置换 在流体的流道中设置突起板或隔板状的剪切片，进行分流。 分流后，有的在下游再合并为原状态，有的在各分流束内 引起循环流动后再合并，有的在各分流束进行置换后再合并， 也可能几种情况同时作用。 在进行分流时，隔板数为n， 分流数为(n+1)。如果的隔板 串联，其串联阶数为m: 分流数为N = (n+1)m。 (三)挤压 作用：物料在承受剪切前先经受压缩，使物料的密度提 高，这样剪切时可提高剪切效率。 同时当物料被压缩时，物料内部会发生流动，产生由于压 缩引起的流动剪切。 例：挤出机中，从加料 段到计量段螺槽的深度 是由深变浅 。 (四)拉伸 使物料产生变形，减小料层厚度，增加界面，有利于混合。 (五)聚集 在混合过程中，已破碎的分散相在热运动和微粒间相互吸引 力的作用下，重新聚集在一起：混合的逆过程。 在混合过程中应尽量减少聚集的发生。 第二节 高分子材料混合加工的原料配方设计 3. 添加剂的表面特性 指添加剂的表面形态、表面的化学结构。 例：炭黑表面的羧基、内酯基等基团对炭黑性能有影响。 添加剂常通过表面处理以改善表面特性。 4. 添加剂的密度与硬度 添加剂的密度不宜过大。 添加剂的硬度较高，可增大填充聚合物的硬度，但硬度过大会 加速设备的磨损。 5.其他属性 添加剂的含水量： 含水量应控制在一定限度之内。 添加剂的色泽： 色泽较浅的添加剂适用于浅色和多种颜色制品。 热膨胀系数 电绝缘性能等。 二、添加剂之间的相互作用 在同一个体系中添加剂之间的相互作用不同， 改性效果大不相同。 添加剂之间的作用方式可分为三种方式： 协同 对抗 加和 1. 添加剂的协同作用 两种或两种以上添加剂一起加入时的效果，高于其单独加入效果的平 均值。 产生协同作用的原理：产生了物理或化学作用。? 2. 添加剂的对抗作用 两种或两种以上添加剂一起加入时的效果，低于其单独加入效果的平均值。 产生对抗作用的原理：不同添加剂之间产生物理或化学作用。其作用 的结果削弱了其应有的效果。 ?3. 添加剂的加和作用 两种或两种以上添加剂一起加入的效果，等于其单独加入效果的平均值。 3. 添加剂对聚合物加工性的影响 有机添加剂：对体系的加工流动性影响不大或有利于聚合物的加工性提高。 无机添加剂：大都对体系的加工性有负面影响。 只有少数几种无机添加剂可不同程度改善添加体系的加工性。 (一) 统计学上的混合指标 (1)平均粒径 (2)总体均匀度 (3)分离尺度 (4)分离强度 (二) 视觉检测法(对比样本法) ASTM推荐的方法，是定性的视觉法。 将观察到的试样切口情况与一组标准照片比较，评定炭 黑分散等级，其结果可用数值来表示。 将炭黑的分散情况与5张标准照片相比较，然后评定等 级。 共有5个视觉等级。等级为5时表示这样的分散状态使某些重要的物理性质接近最好。 (三) 聚团计数法 也是ASTM用的一种方法。为定量测定，比视觉检测法更为精确。 依靠光学显微镜测量混合物切片