高聚物加工工程52-物料混合与分散机理课件.pptx

1、第二节第二节 物料的混合和分散机理物料的混合和分散机理在制备混合物时，通常有两个基本的过程分散和混合。混合是使两种组分相互分布在各自所占的空间内，也就是使各种组分所占空间的最初分布发生变化。分散是指混合中一种或者多种组分的物理特性发生了一些内部变化的过程，如颗粒尺寸减小或溶解在溶剂中。聚合物加工过程中，大多数聚合物要与其他物料混合，进行配料后才能应用于成型加工。配料就是把各种组分相互混合在一起，尽可能的成为均匀体系。混合过程中物料所占空间的变化分散作用示意图 一、混合的基本原理一、混合的基本原理1、塑料配制中的混合、塑料配制中的混合过程过程包括包括混合、捏合、塑炼混合、捏合、塑炼 混合混合通常

2、指的是粉状固体物的混合；通常指的是粉状固体物的混合；捏合捏合是指液体和粉状固体物料的浸渍和混合；是指液体和粉状固体物料的浸渍和混合；塑炼塑炼则是指塑性物料与液体或者固体物料的混合则是指塑性物料与液体或者固体物料的混合。2、三者的区别、三者的区别 混合、捏合混合、捏合是在低于聚合物流动温度和比较缓和的是在低于聚合物流动温度和比较缓和的剪切剪切速率下进行的，混合后物料各组分的速率下进行的，混合后物料各组分的本质没有发生本质没有发生改变改变，塑塑炼炼则是在高于流动温度和较强的剪切速率下进则是在高于流动温度和较强的剪切速率下进行的行的，塑，塑炼后的物料中各组分在炼后的物料中各组分在化学性质和物理性质方

3、化学性质和物理性质方面会面会发生改变发生改变。3、混合的目的、混合的目的 将原来两种或两种以上各自均匀分散的物料，从一种物将原来两种或两种以上各自均匀分散的物料，从一种物料按照可接受的概率分布到另一种物料中，以便得到料按照可接受的概率分布到另一种物料中，以便得到组成组成均匀均匀的混合物。的混合物。4、混合过程中的三种作用、混合过程中的三种作用混合过程是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。（1）扩散 利用物料各组分间的浓度差，推动构成物料各组分的微粒，从浓度高的区域向浓度低的区域迁移，达到组成均一。（2）对流 两种物料相互向各自占有的空间进行流动，以期达到组成均一。机械搅拌，就是使物料作不规则流

4、动而达到对流混合的目的。（3）剪切剪切 依靠依靠机械作用机械作用产生的剪切力，促使物料组成产生的剪切力，促使物料组成达成均一。剪切在达成均一。剪切在高粘度高粘度分散相的混炼操作中是最重要的。分散相的混炼操作中是最重要的。高分子材料在挤出机内的混合过程主要是靠高分子材料在挤出机内的混合过程主要是靠剪切剪切作用。作用。在两个无限长的平行板间流体和粒子（黑色方块代表）在两个无限长的平行板间流体和粒子（黑色方块代表）之间剪切混合示意图之间剪切混合示意图 剪切的剪切的混合效果混合效果与剪切力的大小和力的作用距离与剪切力的大小和力的作用距离有有关关，剪切力大、剪切力的作用距离越小，混合效果，剪切力大、剪切

5、力的作用距离越小，混合效果越好越好，受剪切作用的物料被拉长变形越大，越有利，受剪切作用的物料被拉长变形越大，越有利于与于与其它其它物料的混合。物料的混合。在在混合混合的过程中，的过程中，水平方向水平方向的作用力只会使物料的作用力只会使物料在在自身自身的平面层内流动；如果作用力与平面具有一定的平面层内流动；如果作用力与平面具有一定角度角度则则在垂直方向产生分力，能形成层与层间的物在垂直方向产生分力，能形成层与层间的物料流动料流动；增加增加了混合效果。了混合效果。混合过程混合过程难易程度难易程度与参与混合的各组分的与参与混合的各组分的物理状态和性质物理状态和性质有关有关 物料各组分混合是否均匀，质

6、量是否达到顶期的要求，生产中混合终点的控制等都涉及到混合效果的判定。n（一）液体物料的混合效果n 通过分析混合物各部分的组成与平均组成相差的情况来评价混合效果，相差小混合效果好；反之，效果差。二、混合效果的评定二、混合效果的评定（二）固体及塑性物料的混合效果 1、分散程度 混合体系中各个混入组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎度大，粒径小，其分散程度就高；反之，粒径大，破碎程度小，则分散得不好。描述分散程度最简单的方法就是用相邻的同一组分间的平均距离（条痕宽度r）来衡量，r可以由混合物单位体积V内各组分的接触表面积S来计算：2/SVr n在混合过程中不断减小粒子的体积，增加接触面，n可达到的分散

7、程度就越高。2.均匀程度 指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。如果从混合物中任意位置取样，分析结果（各组分的比率）与总体比率越接近，物料的混合均匀程度越高。混合均匀程度示意图混合均匀程度示意图 混合组分的粒子愈细，其表面积愈大，越有利于 得到较高的均匀分散程度。检测制品或试样的物理力学性能和化学性能等，可以间接地判断多组分体系的混合状态。聚合物共混物的玻璃化温度与两种聚合物组分的混合均匀程度有直接关系。n一般聚合物与填充剂混合得越均匀，混合物的力学性能越好。因此，我们也可以通过测定混合物试样或制品的力学性能来间接判定混合状态。三、三、混合设备混合设备 混合设备是完成混合操作工序必不可

8、少的工具，混合物的混合质量在很大程度上取决于混合设备的性能。塑料工业常用的混合设备有：捏合机、高速混合机等，主要用于初混合；开炼机、密炼机、挤出机等主要用于混合密炼。是一种常用的物料初混装置，适用于固态物料和固液物料的混合。它的主要结构部分是一个有可加热和冷却夹套的鞍型底部的混合室和一对Z型搅拌器 1Z形捏合机形捏合机 Z形捏合机形捏合机 高速混合机是使用极为广泛的塑料混合设备，适用于固态混合和固液混合，更适于配制粉料。主要由附有加热或冷却夹套的圆筒形混合室和一个装在混合室内底部的高速转动叶轮所组成。2.高速混合机高速混合机 开炼机又称双辊炼塑机或炼胶机。它是通过两个转动的辊筒将物料混合。开炼机主要用于橡胶的塑炼和混炼，塑料的塑化和混合，填充与共混改性物的混炼，为压延机连续供料，母料的制备等。3开炼机开炼机开炼机提高剪切作用就能提高混合塑炼效果。影响开炼机熔融塑化和混合质量的因素有：辊筒温度的调节与控制，辊距的大小与调节，辊筒速度，物料在辊隙上方的堆放量等。密炼机即密闭式塑炼机或炼胶机是在开炼机基础上发展起来的一种高强度间歇混合设备。由于密炼机的混炼室是密闭的，混合过程中物料不会外泄，可避免混合物中添加剂的氧化与挥发，并且较易加入液态添加剂。4密炼机密炼机