《高分子材料加工技術(shù)——高分子材料混合與設(shè)備》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高分子材料加工技術(shù)——高分子材料混合與設(shè)備（90頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、高分子材料成型加工高分子材料成型加工第五章 高分子材料混合與制備 高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料是以高分子材料是以高分子化合物高分子化合物為主體，加上其他添為主體，加上其他添加劑組成的多相復(fù)合體系。加劑組成的多相復(fù)合體系。對(duì)絕大部分高分子材料而言，都不是單獨(dú)使用高對(duì)絕大部分高分子材料而言，都不是單獨(dú)使用高分子化合物。分子化合物。其原因是：其原因是： 1. 1.性能單純，不能滿(mǎn)足多種制品的使用要求，性能單純，不能滿(mǎn)足多種制品的使用要求，如單純聚合物老化嚴(yán)重；如單純聚合物老化嚴(yán)重； 2. 2.不能滿(mǎn)足某些成型方法的特定要求，成型工不能滿(mǎn)足某些成型方法的特定要求，成型工藝性能差；藝性

2、能差； 3. 3.價(jià)格、成本高；價(jià)格、成本高；高分子材料成型加工高分子材料成型加工加入其它物料的目的：加入其它物料的目的：改善高分子材料制品的使用性能改善高分子材料制品的使用性能( (強(qiáng)度、耐熱強(qiáng)度、耐熱性、抗沖性）性、抗沖性）改善成型工藝性能改善成型工藝性能（粘度、彈性、降低粘流（粘度、彈性、降低粘流溫度）溫度）降低成本降低成本高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工前的準(zhǔn)備工藝高分子材料成型加工前的準(zhǔn)備工藝由于高分子材料由多種組分組成，因此在由于高分子材料由多種組分組成，因此在成型前必須要將各種組分相互混合，制成成型前必須要將各種組分相互混

3、合，制成合適形態(tài)的物料再進(jìn)行成型加工，這一過(guò)合適形態(tài)的物料再進(jìn)行成型加工，這一過(guò)程就稱(chēng)為混合，又稱(chēng)為配料，實(shí)際上是成程就稱(chēng)為混合，又稱(chēng)為配料，實(shí)際上是成型加工前的準(zhǔn)備工藝型加工前的準(zhǔn)備工藝 。 高分子材料成型加工高分子材料成型加工為何需要在成型前進(jìn)行準(zhǔn)備？為何需要在成型前進(jìn)行準(zhǔn)備？不同的成型工藝，對(duì)原料的形態(tài)有不同的要求不同的成型工藝，對(duì)原料的形態(tài)有不同的要求塑料制品：粒狀、粉狀、片狀、液狀、糊狀塑料制品：粒狀、粉狀、片狀、液狀、糊狀. 橡膠制品：混粒膠、片狀膠條橡膠制品：混粒膠、片狀膠條.各種配合劑需要進(jìn)行預(yù)處理各種配合劑需要進(jìn)行預(yù)處理聚合物原料在運(yùn)輸、貯存過(guò)程中會(huì)造成性質(zhì)變劣聚合物原料在運(yùn)

4、輸、貯存過(guò)程中會(huì)造成性質(zhì)變劣或混入雜質(zhì)，需要在成型前進(jìn)行預(yù)處理或混入雜質(zhì)，需要在成型前進(jìn)行預(yù)處理聚合物與不同的配合劑需要在成型前進(jìn)行有效的聚合物與不同的配合劑需要在成型前進(jìn)行有效的混合混合成型加工的物料必須經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量成型加工的物料必須經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量 高分子材料成型加工高分子材料成型加工工業(yè)上用作成型的塑料根據(jù)成型工藝的不同和成型設(shè)工業(yè)上用作成型的塑料根據(jù)成型工藝的不同和成型設(shè)備的不同有粉料、粒料、分散體（溶膠塑料、糊塑料）備的不同有粉料、粒料、分散體（溶膠塑料、糊塑料）和溶液等四種。和溶液等四種。粉料：主要用于雙螺桿擠出機(jī)的擠出成型，壓延成粉料：主要用于雙螺桿擠出機(jī)的擠出成型，壓延成型，滾塑。

5、型，滾塑。粒料：主要用于單螺桿擠出機(jī)的擠出成型，注射成粒料：主要用于單螺桿擠出機(jī)的擠出成型，注射成型。型。分散體：主要用于涂覆成型，搪塑。分散體：主要用于涂覆成型，搪塑。溶液：主要用于流涎成型，澆鑄成型。溶液：主要用于流涎成型，澆鑄成型。工業(yè)上以粉料、粒料為主工業(yè)上以粉料、粒料為主復(fù)合物的形態(tài)復(fù)合物的形態(tài)高分子材料成型加工高分子材料成型加工成型所用的物料一般都是樹(shù)脂和助劑的混成型所用的物料一般都是樹(shù)脂和助劑的混合物，為了使在配方中占很小比例的各種合物，為了使在配方中占很小比例的各種助劑充分發(fā)揮其作用，就必須將樹(shù)脂和助助劑充分發(fā)揮其作用，就必須將樹(shù)脂和助劑體系，采取混合操作，使其盡可能地成劑體系

6、，采取混合操作，使其盡可能地成為均勻體系。為均勻體系。高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工In almost all cases, good distribution AND good dispersion are required. Distributive mixing can be achieved by providing convoluted 旋繞的flow paths that split and reorient the flow repeatedly.主要通過(guò)對(duì)流實(shí)現(xiàn)。 Dispersive mixing

7、can be achieved by passing the mixture through small regions of intense deformation.靠強(qiáng)迫混合物通過(guò)窄間隙而形成的高剪切區(qū)來(lái)完成 。高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工Dispersive mixing involves generating high stresses (shear and elongational) in the material to break down dispersed particles. These particles may be insol

8、uble fillers (composites) or a second polymer melt (blend).Dispersive mixers force the material to flow over barriers that form narrow clearances間空，間隔；距離between mixing elements (i.e. between extruder wall and a screw element).高分子材料成型加工高分子材料成型加工BrodkeyBrodkey 混合理論混合理論分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散混合的基本運(yùn)動(dòng)形式混合的基本運(yùn)動(dòng)形式 渦流擴(kuò)散渦流

9、擴(kuò)散體積擴(kuò)散體積擴(kuò)散二二. .混合機(jī)理混合機(jī)理高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工混合物料的狀態(tài)分子擴(kuò)散的程度氣體與氣體間的混合較快地、自發(fā)地進(jìn)行低黏度液體與低黏度液體間的混合也能較顯著地進(jìn)行低黏度液體與固體間的混合高黏度液體與高黏度液體間的混合不顯著，較困難地進(jìn)行高黏度液體與固體間的混合固體與固體間的混合極慢，很難進(jìn)行高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工常見(jiàn)的操作過(guò)程有：常見(jiàn)的操作過(guò)程有： 混合混合：指粉狀固體物混合；：指粉狀固體物混合； 捏合：指液

10、體和粉狀物料的混合；捏合：指液體和粉狀物料的混合； 塑煉塑煉：指塑性物料與液體或固體物料間的混合。：指塑性物料與液體或固體物料間的混合。 塑煉一般是在高于流動(dòng)溫度以上且在較強(qiáng)的剪切速塑煉一般是在高于流動(dòng)溫度以上且在較強(qiáng)的剪切速率下進(jìn)行的。塑煉后物料中各組分的化學(xué)性質(zhì)或物理率下進(jìn)行的。塑煉后物料中各組分的化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)會(huì)有所改變。如聚合物產(chǎn)生降解反應(yīng)或粘度發(fā)生性質(zhì)會(huì)有所改變。如聚合物產(chǎn)生降解反應(yīng)或粘度發(fā)生變化。而混合、捏合都是在變化。而混合、捏合都是在TgTg和較緩和的剪切速率下和較緩和的剪切速率下進(jìn)行的，混合后的物料各組分本質(zhì)上基本沒(méi)變化。進(jìn)行的，混合后的物料各組分本質(zhì)上基本沒(méi)變化。高分子

11、材料成型加工高分子材料成型加工1. “分布分布”由由“置換置換”來(lái)完成；來(lái)完成；2. “剪切剪切”為進(jìn)行為進(jìn)行“置置換換”起輔助作用；起輔助作用；3. “壓縮壓縮”則是提高物則是提高物料的密度，為提高料的密度，為提高“剪切剪切”速率起輔助速率起輔助作用。作用?；鞜捜鼗鞜捜?三者的關(guān)系：三者的關(guān)系：混煉三要素混煉三要素壓縮壓縮剪切剪切分配置換分配置換高分子材料成型加工高分子材料成型加工在聚合物混合過(guò)程中，混合機(jī)理包括了作用：在聚合物混合過(guò)程中，混合機(jī)理包括了作用：剪切剪切 分流、合并和置換分流、合并和置換 擠壓（壓縮）擠壓（壓縮） 拉伸拉伸 聚集聚集影響這些作用在同一個(gè)混合過(guò)程中所處地位

12、的因素：影響這些作用在同一個(gè)混合過(guò)程中所處地位的因素：混合的最終目的、物料的狀態(tài)、溫度、壓力、速度等?；旌系淖罱K目的、物料的狀態(tài)、溫度、壓力、速度等。高分子材料成型加工高分子材料成型加工剪切的類(lèi)型：粘性、分割、磨碎剪切的類(lèi)型：粘性、分割、磨碎剪切的作用：把高粘度分散相的粒子或凝聚體分散剪切的作用：把高粘度分散相的粒子或凝聚體分散于其它分散介質(zhì)中。于其它分散介質(zhì)中。物料受剪切作用后，發(fā)生變形、拉長(zhǎng)，但體積物料受剪切作用后，發(fā)生變形、拉長(zhǎng)，但體積沒(méi)有發(fā)生變化，于是截面變細(xì)，向傾斜方向伸長(zhǎng)，表沒(méi)有發(fā)生變化，于是截面變細(xì)，向傾斜方向伸長(zhǎng)，表面積增大，滲進(jìn)別的物料的可能性增加，從而達(dá)到混面積增大，滲進(jìn)別

13、的物料的可能性增加，從而達(dá)到混合均勻的目的。合均勻的目的。高分子材料在擠出機(jī)內(nèi)的混合過(guò)程主要是靠剪高分子材料在擠出機(jī)內(nèi)的混合過(guò)程主要是靠剪切作用來(lái)達(dá)到的，螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)物料在螺槽和料筒間所切作用來(lái)達(dá)到的，螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)物料在螺槽和料筒間所受到的剪切作用，可以設(shè)想為在兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的平行板受到的剪切作用，可以設(shè)想為在兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的平行板之間進(jìn)行。之間進(jìn)行。 剪切剪切 高分子材料成型加工高分子材料成型加工 用圖說(shuō)明：用圖說(shuō)明： 物料塊在力的剪切作用下，結(jié)果物料塊變形，被偏轉(zhuǎn)拉長(zhǎng)。物料塊在力的剪切作用下，結(jié)果物料塊變形，被偏轉(zhuǎn)拉長(zhǎng)。 體積沒(méi)變，只是截面積增大，分布區(qū)域擴(kuò)大。體積沒(méi)變，只是截面積增大，分布區(qū)域擴(kuò)大。

14、 進(jìn)入另外的物料中占有空間的機(jī)會(huì)加大，同時(shí)滲透進(jìn)入其它進(jìn)入另外的物料中占有空間的機(jī)會(huì)加大，同時(shí)滲透進(jìn)入其它物料的可能性增大。物料的可能性增大。 F高分子材料成型加工高分子材料成型加工 剪切的剪切的混合效果混合效果與與剪切力的大小剪切力的大小和和力的力的作用距離作用距離有關(guān)，還與有關(guān)，還與剪切力的方剪切力的方向是否連續(xù)改變向是否連續(xù)改變有關(guān)。有關(guān)。 剪切力的作用距離越小，受剪切剪切力的作用距離越小，受剪切的物料被拉得越長(zhǎng)，變形大，有利于的物料被拉得越長(zhǎng)，變形大，有利于與其它物料接觸，混合效果好。與其它物料接觸，混合效果好。 高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工

15、 另外，塑料在雙螺桿擠出機(jī)中混合效另外，塑料在雙螺桿擠出機(jī)中混合效果要比單螺桿效果好。因?yàn)樗芰显陔p螺果要比單螺桿效果好。因?yàn)樗芰显陔p螺桿中連續(xù)承受互為桿中連續(xù)承受互為9090的兩個(gè)方向的剪的兩個(gè)方向的剪切力的交替作用，層與層之間對(duì)流效果切力的交替作用，層與層之間對(duì)流效果特別好。特別好。 剪切作用三要點(diǎn)剪切作用三要點(diǎn)：剪切力要大；作：剪切力要大；作用力的距離要??；要不斷改變物料的受用力的距離要?。灰粩喔淖兾锪系氖芰Ψ较?。力方向。 高分子材料成型加工高分子材料成型加工分流、合并和置換分流、合并和置換 利用器壁，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流，即在流體的流道中設(shè)利用器壁，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流，即在流體的流道中設(shè)置突起狀

16、或隔板狀的剪切片，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流。分流置突起狀或隔板狀的剪切片，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流。分流后：后：分流束在流動(dòng)下游再合并為原狀態(tài)；分流束在流動(dòng)下游再合并為原狀態(tài)；在各分流束內(nèi)引起循環(huán)流動(dòng)后再合并；在各分流束內(nèi)引起循環(huán)流動(dòng)后再合并；在各分流束進(jìn)行相對(duì)位置交換（置換）后再合并；在各分流束進(jìn)行相對(duì)位置交換（置換）后再合并；以上幾種過(guò)程一起作用的情況。以上幾種過(guò)程一起作用的情況。高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工（3）擠壓）擠壓 當(dāng)物料被壓縮時(shí)，物料內(nèi)部會(huì)發(fā)生流動(dòng)，產(chǎn)生由于壓縮當(dāng)物料被壓縮時(shí)，物料內(nèi)部會(huì)發(fā)生流動(dòng)，產(chǎn)生由于壓縮而引起的流動(dòng)剪切。這是由于壓縮使物料密度增大，

17、剪切而引起的流動(dòng)剪切。這是由于壓縮使物料密度增大，剪切時(shí)剪應(yīng)力作用大而引起的。這種由擠壓（壓縮）引起的流時(shí)剪應(yīng)力作用大而引起的。這種由擠壓（壓縮）引起的流動(dòng)在密煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)和擠出機(jī)中都存在。動(dòng)在密煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)和擠出機(jī)中都存在。 高分子材料成型加工高分子材料成型加工（4）拉伸）拉伸 拉伸可以使物料產(chǎn)生變形，減小料層拉伸可以使物料產(chǎn)生變形，減小料層厚度，增加界面，有利于混合。厚度，增加界面，有利于混合。 （5）聚集）聚集 在混合過(guò)程中，已破碎的分散相在熱運(yùn)在混合過(guò)程中，已破碎的分散相在熱運(yùn)動(dòng)和微粒間相互吸引力的作用下，重新動(dòng)和微粒間相互吸引力的作用下，重新聚集在一起，這是混合的逆過(guò)程?；旌暇奂谝?/p>

18、起，這是混合的逆過(guò)程?；旌现袘?yīng)盡量減少這種效應(yīng)。中應(yīng)盡量減少這種效應(yīng)。 高分子材料成型加工高分子材料成型加工最后指出，在實(shí)際混合過(guò)程中，最后指出，在實(shí)際混合過(guò)程中，剪切，剪切， 分流、合并和置換，分流、合并和置換， 擠擠壓（壓縮），拉伸，聚集是同時(shí)壓（壓縮），拉伸，聚集是同時(shí)作用的，只是在一定條件下其中作用的，只是在一定條件下其中的某一種占優(yōu)勢(shì)而已。但不管那的某一種占優(yōu)勢(shì)而已。但不管那種作用，除了造成層內(nèi)流動(dòng)外，種作用，除了造成層內(nèi)流動(dòng)外，還應(yīng)造成層間流動(dòng)，才能達(dá)到最還應(yīng)造成層間流動(dòng)，才能達(dá)到最好混合效果。好混合效果。高分子材料成型加工高分子材料成型加工1、混合狀態(tài)的直接判定、混合狀態(tài)的直接判

19、定直接對(duì)聚合物取樣、觀察、分析和直接對(duì)聚合物取樣、觀察、分析和判定。判定。三三.混合效果的評(píng)定混合效果的評(píng)定混合狀態(tài)的直接判定混合狀態(tài)的直接判定 高分子材料成型加工高分子材料成型加工液體物料：分析混合物不同部分的液體物料：分析混合物不同部分的組成。若不同部分的組成與整個(gè)物料的組成。若不同部分的組成與整個(gè)物料的平均組成一致，或相差很小，說(shuō)明混合平均組成一致，或相差很小，說(shuō)明混合效果好；反之，則差。效果好；反之，則差。 固體物料固體物料和塑性物料和塑性物料：要從物料的：要從物料的分散程度和混合物的均勻程度兩方面考分散程度和混合物的均勻程度兩方面考慮。慮。高分子材料成型加工高分子材料成型加工 主要討

20、論固體和塑性物料的混合效果。主要討論固體和塑性物料的混合效果。(1).(1).均勻程度均勻程度 均勻程度是指混入物所占物料的比率與總體比率的均勻程度是指混入物所占物料的比率與總體比率的差異。如果從混合物中任意位置取樣，分析各組分的差異。如果從混合物中任意位置取樣，分析各組分的比率，如果分析結(jié)果與總體比率越接近，就表明試樣比率，如果分析結(jié)果與總體比率越接近，就表明試樣的混合均勻程度較高，混合效果越好。的混合均勻程度較高，混合效果越好。 但是，用均勻程度來(lái)評(píng)定混合效果，取樣點(diǎn)不能太但是，用均勻程度來(lái)評(píng)定混合效果，取樣點(diǎn)不能太少，取樣點(diǎn)很少時(shí)，不能反映全體物料的實(shí)際和分散少，取樣點(diǎn)很少時(shí)，不能反映全

21、體物料的實(shí)際和分散情況，應(yīng)該從混合物各組分取多個(gè)試樣進(jìn)行分析。情況，應(yīng)該從混合物各組分取多個(gè)試樣進(jìn)行分析。三三.混合效果的評(píng)定混合效果的評(píng)定高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工 僅僅用均勻程度來(lái)評(píng)定混合效果是不夠的，有時(shí)還不能反僅僅用均勻程度來(lái)評(píng)定混合效果是不夠的，有時(shí)還不能反映出物料混合效果。映出物料混合效果。 例如某一混合物，甲乙兩組分各占例如某一混合物，甲乙兩組分各占50%50%，如果任意取兩個(gè)，如果任意取兩個(gè)試樣進(jìn)行分析，結(jié)果也是接近試樣進(jìn)行分析，結(jié)果也是接近50%50%。從均勻程度上可以說(shuō)混。從均勻程度上可以說(shuō)混

22、合效果很好，但是在這種情況下還會(huì)有兩種不同情況。合效果很好，但是在這種情況下還會(huì)有兩種不同情況。 從分散程度來(lái)看，顯然第二種情況混合效果是不好的。從分散程度來(lái)看，顯然第二種情況混合效果是不好的。因此僅僅從均勻程度是不能完全評(píng)定混合效果的，必須還要因此僅僅從均勻程度是不能完全評(píng)定混合效果的，必須還要考慮物料的分散程度?？紤]物料的分散程度。高分子材料成型加工高分子材料成型加工 ( (2).2).分散程度分散程度 分散程度是用相鄰的同一組分之間平均距離來(lái)表示的。分散程度是用相鄰的同一組分之間平均距離來(lái)表示的。 r=V/r=V/（S/2S/2） V V：混合物料體積；：混合物料體積； S S：各組分接

23、觸表面積。：各組分接觸表面積。 因此在混合過(guò)程中，不斷減小粒子體積，增加接觸面，因此在混合過(guò)程中，不斷減小粒子體積，增加接觸面，則分散程度越高。則分散程度越高。 rSV高分子材料成型加工高分子材料成型加工 分散程度指被分散物質(zhì)的破碎程度，一般用平均分散程度指被分散物質(zhì)的破碎程度，一般用平均粒徑大小來(lái)表示。破碎程度高，粒徑小，分散程度粒徑大小來(lái)表示。破碎程度高，粒徑小，分散程度就高。就高。 平均粒徑大小的計(jì)算方法主要有平均算術(shù)直徑和平均粒徑大小的計(jì)算方法主要有平均算術(shù)直徑和平均表面直徑兩種：平均表面直徑兩種：高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工 從概率統(tǒng)計(jì)的概

24、念來(lái)說(shuō)：同種重量或體積從概率統(tǒng)計(jì)的概念來(lái)說(shuō)：同種重量或體積的物料，粒子越小，同種粒子集中在一個(gè)局部的物料，粒子越小，同種粒子集中在一個(gè)局部位置的可能性就越小，即微觀分散越均勻。位置的可能性就越小，即微觀分散越均勻。 從混合角度，希望物料粒子越細(xì)越好，但從混合角度，希望物料粒子越細(xì)越好，但從工藝角度看，粒子太細(xì)，勞動(dòng)環(huán)境較粉料容從工藝角度看，粒子太細(xì)，勞動(dòng)環(huán)境較粉料容易飛揚(yáng)。易飛揚(yáng)。必須指出的，上述混合理論是在理想情況下提出必須指出的，上述混合理論是在理想情況下提出的，有一定局限性。在實(shí)際生產(chǎn)中關(guān)于混合的效的，有一定局限性。在實(shí)際生產(chǎn)中關(guān)于混合的效果的評(píng)定，還沒(méi)有很好的方法。果的評(píng)定，還沒(méi)有很好

25、的方法。高分子材料成型加工高分子材料成型加工2、混合狀態(tài)的間接判定、混合狀態(tài)的間接判定檢測(cè)制品或試樣的物理性能、力學(xué)檢測(cè)制品或試樣的物理性能、力學(xué)性能和化學(xué)性能等，間接地判斷組分體性能和化學(xué)性能等，間接地判斷組分體系的混合狀態(tài)，這些性能往往與混合物系的混合狀態(tài)，這些性能往往與混合物的混合狀態(tài)密切相關(guān)。的混合狀態(tài)密切相關(guān)。Tg表征并用（共混）聚合物混合表征并用（共混）聚合物混合狀態(tài)很好的指標(biāo)。狀態(tài)很好的指標(biāo)。力學(xué)性能力學(xué)性能填充聚合物材料混合狀填充聚合物材料混合狀態(tài)的間接表征因素。態(tài)的間接表征因素。高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工1、間歇式和連續(xù)式、間歇式

26、和連續(xù)式間歇式混合設(shè)備：混合過(guò)程是不連續(xù)的。間歇式混合設(shè)備：混合過(guò)程是不連續(xù)的。 混合過(guò)程三個(gè)主要步驟：投料、混煉、卸混合過(guò)程三個(gè)主要步驟：投料、混煉、卸料，周而復(fù)始。料，周而復(fù)始。 典型設(shè)備：捏合機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)等。典型設(shè)備：捏合機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)等。連續(xù)式混合設(shè)備：混合過(guò)程是連續(xù)的。連續(xù)式混合設(shè)備：混合過(guò)程是連續(xù)的。典型設(shè)備：如單、雙螺桿擠出機(jī)、典型設(shè)備：如單、雙螺桿擠出機(jī)、FCM連連續(xù)混煉機(jī)等。續(xù)混煉機(jī)等。高分子材料成型加工高分子材料成型加工Mixers can be classified into two categories: Batch mixers: They are the

27、oldest type of mixing equipment and are still widely used. They are versatile units, because operating conditions and the time at which the additives are incorporated can be varied during a cycle to achieve optimum mixing.Continuous mixers: They include single and twin-screw extruders, and modified

28、variants. Continuous mixing offers higher throughputs, reduced manpower requirements and greater product uniformity, leading to easier quality control. Disadvantages include less processing flexibility, requirement for expensive feeding equipment and generally lower dispersive mixing quality高分子材料成型加

29、工高分子材料成型加工分布混合設(shè)備分布混合設(shè)備：具有使混合物：具有使混合物中組分?jǐn)U散、位置更換、形成中組分?jǐn)U散、位置更換、形成各組分在混合物中濃度趨于均各組分在混合物中濃度趨于均勻的能力，即具有分布混合的勻的能力，即具有分布混合的能力。能力。分布混合作用分布混合作用：通過(guò)對(duì)物料的：通過(guò)對(duì)物料的攪動(dòng)、翻轉(zhuǎn)推拉作用使物料中攪動(dòng)、翻轉(zhuǎn)推拉作用使物料中的各組分發(fā)生位置更換。對(duì)于的各組分發(fā)生位置更換。對(duì)于熔體則可使其發(fā)生大的剪切應(yīng)熔體則可使其發(fā)生大的剪切應(yīng)變和拉伸應(yīng)變，增大組分的界變和拉伸應(yīng)變，增大組分的界面面積以及配位作用。面面積以及配位作用。代表性設(shè)備代表性設(shè)備：有重力混合器、：有重力混合器、氣動(dòng)混合

30、器及一般用于干混合氣動(dòng)混合器及一般用于干混合的中、低強(qiáng)度混合器等。的中、低強(qiáng)度混合器等。分散混合設(shè)備分散混合設(shè)備：主要具有：主要具有使混合物中組分粒度減小，使混合物中組分粒度減小，即具有分散混合的能力。即具有分散混合的能力。分散混合作用分散混合作用：設(shè)備主要：設(shè)備主要通過(guò)向物料施加剪切力、通過(guò)向物料施加剪切力、擠壓力而達(dá)到分散目的。擠壓力而達(dá)到分散目的。代表性設(shè)備代表性設(shè)備：開(kāi)煉機(jī)、密：開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)等。煉機(jī)等。2、分布式和分散式、分布式和分散式高分子材料成型加工高分子材料成型加工3、高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備、高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備根據(jù)混合設(shè)備在混合過(guò)程中向混合物施加的根據(jù)混合設(shè)

31、備在混合過(guò)程中向混合物施加的速度、壓力、剪切力及能量損耗的大小，分速度、壓力、剪切力及能量損耗的大小，分為高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備。為高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備。習(xí)慣上，又常以物料所受的剪切力大小或剪習(xí)慣上，又常以物料所受的剪切力大小或剪切變形程度來(lái)決定混合強(qiáng)度的高低。切變形程度來(lái)決定混合強(qiáng)度的高低。高分子材料成型加工高分子材料成型加工二、間歇混合設(shè)備二、間歇混合設(shè)備靜式混合設(shè)備：重力混合器和氣動(dòng)混合器，是溫和的低靜式混合設(shè)備：重力混合器和氣動(dòng)混合器，是溫和的低強(qiáng)度混合器，適用于大批量固態(tài)物料的分布混合。強(qiáng)度混合器，適用于大批量固態(tài)物料的分布混合。滾筒類(lèi)混合：轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)、雙錐混合機(jī)

32、和滾筒類(lèi)混合：轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)、雙錐混合機(jī)和V形混合機(jī)。形混合機(jī)。是中、低強(qiáng)度的分布混合設(shè)備，適用于初混。是中、低強(qiáng)度的分布混合設(shè)備，適用于初混。轉(zhuǎn)子類(lèi)混合設(shè)備：螺帶混合機(jī)、錐筒螺桿混合機(jī)、犁刀轉(zhuǎn)子類(lèi)混合設(shè)備：螺帶混合機(jī)、錐筒螺桿混合機(jī)、犁刀混合機(jī)、雙行星混合機(jī)、混合機(jī)、雙行星混合機(jī)、Z形捏合機(jī)、高速混合機(jī)等。是形捏合機(jī)、高速混合機(jī)等。是高強(qiáng)度混合設(shè)備，適用于初混。高強(qiáng)度混合設(shè)備，適用于初混。 最主要的設(shè)備是開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)，從結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，應(yīng)屬最主要的設(shè)備是開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)，從結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，應(yīng)屬于轉(zhuǎn)子類(lèi)混合器。于轉(zhuǎn)子類(lèi)混合器。高分子材料成型加工高分子材料成型加工1、Z型捏合機(jī)型捏合機(jī)是常用的物料初混

33、裝置。是常用的物料初混裝置。適用于固態(tài)物料（非潤(rùn)性）和固液物料（潤(rùn)性）。適用于固態(tài)物料（非潤(rùn)性）和固液物料（潤(rùn)性）。主要結(jié)構(gòu)：有加熱和冷卻夾套的的鞍型底部混合室和一對(duì)主要結(jié)構(gòu)：有加熱和冷卻夾套的的鞍型底部混合室和一對(duì)Z型攪拌器。型攪拌器。捏合機(jī)的混合，一般需要較長(zhǎng)時(shí)間，越半小時(shí)至數(shù)小時(shí)不等。捏合機(jī)的混合，一般需要較長(zhǎng)時(shí)間，越半小時(shí)至數(shù)小時(shí)不等。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速低，特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速低，n =1830轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，開(kāi)式體分，開(kāi)式體系，混合效率低，每次系，混合效率低，每次需需4060分鐘，揮發(fā)份分鐘，揮發(fā)份易排出。易排出。高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分

34、子材料成型加工2、高速混合機(jī)、高速混合機(jī)高速混合機(jī)的混合，一般需時(shí)較短，約高速混合機(jī)的混合，一般需時(shí)較短，約810min。是廣泛使用的塑料混合設(shè)備。是廣泛使用的塑料混合設(shè)備。適用于固態(tài)混合和固液混合，更適于配制粉料。適用于固態(tài)混合和固液混合，更適于配制粉料。主要結(jié)構(gòu)：有加熱和冷卻夾套的圓筒型混合室、折流擋主要結(jié)構(gòu)：有加熱和冷卻夾套的圓筒型混合室、折流擋板和高速葉輪。板和高速葉輪。轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)速高，n =1800轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，混合分，混合效率高，每次只需效率高，每次只需810分鐘；分鐘；不易除去揮發(fā)份，摩擦熱較多，不易除去揮發(fā)份，摩擦熱較多，混合溫度不易控制混合溫度不易控制高分子材料成型加工高分子材料

35、成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工3、開(kāi)煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)一對(duì)安裝在同一平面內(nèi)的中空輥筒；一對(duì)安裝在同一平面內(nèi)的中空輥筒；輥筒中間可以通冷熱水，或通蒸汽，以便冷卻或加熱；輥筒中間可以通冷熱水，或通蒸汽，以便冷卻或加熱；兩輥筒的輥距可調(diào)；兩輥筒的輥距可調(diào)；工作時(shí)兩輥相向旋轉(zhuǎn)；工作時(shí)兩輥相向旋轉(zhuǎn)；兩輥筒轉(zhuǎn)速略有差異，速比（兩輥筒轉(zhuǎn)速略有差異，速比（1：1.151：1.27）。）。特點(diǎn)：塑煉作用主要靠?jī)奢侀g隙的一條線，塑煉效率特點(diǎn)：塑煉作用主要靠?jī)奢侀g隙的一條線，塑煉效率低，高溫與空氣接觸物料易氧化，助劑有一定揮發(fā)損低，高溫

36、與空氣接觸物料易氧化，助劑有一定揮發(fā)損失，工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高，但可以隨時(shí)觀察物料失，工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高，但可以隨時(shí)觀察物料塑煉情況。塑煉情況。高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工A two-roll mill consists of a parallel pair of counter-rotating, heated metal rolls that turn at a slightly different rate (roll ratio), and provide an adjustable gap (or nip) between them.

37、 The shear stresses generated in the gap are substantial, and provide further compound mixing while shaping the compound into a sheet.Temperature control is more easily affected in a mill, when compared to a Banbury-type mixer that completely encloses the compound.高分子材料成型加工高分子材料成型加工4、密煉機(jī)、密煉機(jī)一個(gè)塑煉室，上部

38、為加料一個(gè)塑煉室，上部為加料口，下部為排料口，上下口，下部為排料口，上下各有一頂栓，當(dāng)上頂栓和各有一頂栓，當(dāng)上頂栓和下頂栓關(guān)閉后，即形成一下頂栓關(guān)閉后，即形成一密閉式塑煉室；密閉式塑煉室；塑煉室內(nèi)有個(gè)對(duì)相向旋轉(zhuǎn)塑煉室內(nèi)有個(gè)對(duì)相向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子橫截面呈梨的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子橫截面呈梨形，沿縱向?yàn)樾?，沿縱向?yàn)閆形螺旋；形螺旋；塑煉室外壁有冷卻（加熱）塑煉室外壁有冷卻（加熱）夾套；夾套；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略有不同，存在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略有不同，存在一速比。一速比。特點(diǎn)：特點(diǎn)：剪切作用強(qiáng)烈，塑煉效率高；剪切作用強(qiáng)烈，塑煉效率高；不與空氣接觸，不易氧化分不與空氣接觸，不易氧化分解；同時(shí)也不易排出揮發(fā)份；解；同時(shí)也不易排出揮發(fā)份

39、；機(jī)械化程度高機(jī)械化程度高高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工Internal mixers are high intensity mixers that work especially well in the dispersion of solid particle agglomerates.The dispersion of agglomerates depends strongly on mixing time, rotor speed, temperature and rotor blade geometry.The tangential切線的切線的

40、rotor design, or “Banbury” is shown here, but several variations exist, including the interlocking rotor design known as the “Intermix” type.高分子材料成型加工高分子材料成型加工三、連續(xù)混合設(shè)備三、連續(xù)混合設(shè)備1、單螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力較弱。廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力較弱。主要用于擠出造粒，成型板、管、絲、膜、中空制品主要用于擠出造粒，成型板、管、絲、膜、中空制品和異型材。和異型材。主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置

41、的料筒和三段式螺桿。主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置的料筒和三段式螺桿。高分子材料成型加工高分子材料成型加工擠出機(jī)擠出機(jī)特點(diǎn)：擠出機(jī)對(duì)流作用小，物料需進(jìn)行初混合；特點(diǎn)：擠出機(jī)對(duì)流作用小，物料需進(jìn)行初混合；生產(chǎn)為連續(xù)操作，效率高；可直接用于造粒。生產(chǎn)為連續(xù)操作，效率高；可直接用于造粒。結(jié)構(gòu)：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)高分子材料成型加工高分子材料成型加工Single Screw Extruders:The SSE is a relatively poor mixing device, and specialized screw sections are needed t

42、o improve the mixing efficiency of this apparatus.Distributive mixing can be improved using static mixersstatic mixers or mixing heads such as the “pineapple” configuration shown here.Pineapple Mixing SectionKenics Static Mixer高分子材料成型加工高分子材料成型加工2、雙螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力很強(qiáng)。廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力很強(qiáng)。

43、主要用于填充改性、纖維增強(qiáng)改性、共混改性、主要用于填充改性、纖維增強(qiáng)改性、共混改性、反應(yīng)擠出、反應(yīng)擠出、PVC型材擠出。型材擠出。主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置的主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置的字型料筒和字型料筒和組合式螺桿。組合式螺桿。 嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)可分為可分為 嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī) 非嚙合型雙螺桿擠出機(jī)非嚙合型雙螺桿擠出機(jī)高分子材料成型加工高分子材料成型加工Dispersive mixing is more difficult, as it requires that high shear stresses be generate

44、d. There are numerous designs for mixing sections, which can improve dispersive mixing (Maddock or Union Carbide mixing section, Egan section). These devices force the melt to flow over barriers, which form narrow clearances between the screw and the barrel, thus improving dispersive mixing. 高分子材料成型

45、加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工applications, making twin-screw extruders extremely versatile.高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工3.行星螺桿擠出機(jī)行星螺桿擠出機(jī)是生產(chǎn)透明是生產(chǎn)透明PVC片材的理想混煉設(shè)備，具有嚙合片材的理想混煉設(shè)備，具有嚙合次數(shù)高、熱交換面積大、停留時(shí)間短、自潔性好、次數(shù)高、熱交換面積大、停留時(shí)間短、自潔性好、塑化效率高的特點(diǎn)。塑化效率高的特點(diǎn)。高分子材料成型加工高分子材料成型加工4、FCM連續(xù)混煉機(jī)連續(xù)混煉機(jī)即保持

46、了密煉機(jī)的優(yōu)異混合特性，又使即保持了密煉機(jī)的優(yōu)異混合特性，又使其轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)工作，可在很寬的范圍內(nèi)其轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)工作，可在很寬的范圍內(nèi)完成混合任務(wù)。完成混合任務(wù)。高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工（2 2）化學(xué)塑煉機(jī)理：）化學(xué)塑煉機(jī)理：自由基接受型自由基接受型引發(fā)型引發(fā)型混合型或鏈轉(zhuǎn)移型混合型或鏈轉(zhuǎn)移型3 3 塑煉工藝：塑煉工藝： 開(kāi)煉機(jī)塑煉開(kāi)煉機(jī)塑煉密煉機(jī)塑煉密煉機(jī)塑煉螺桿塑煉機(jī)塑煉螺桿塑煉機(jī)塑煉高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工高分子材料成型加工