1、塑料工艺塑料工艺第三章第三章 成型用物料及其配制成型用物料及其配制内容简介：内容简介：塑料用树脂、助剂的基本性能，不同状态原料的配制方法。本章重点：本章重点：3.1粉料的配制3.2粒料的配制 学习目标：学习目标：1、熟悉原料的性能2、掌握物料配制方法，熟悉配制中常用的操作。3掌握混合原理 塑料工艺塑料工艺3.1 概述概述 为了成型工艺过程的需要，将合成树脂与添加剂配制成为了成型工艺过程的需要，将合成树脂与添加剂配制成粉料、粒料、溶液和塑料糊等，配制过程中要通过混合使其粉料、粒料、溶液和塑料糊等，配制过程中要通过混合使其形成均匀的复合物。本章将对物料各组分的作用，配制方法形成均匀的复合物。本章将
2、对物料各组分的作用，配制方法及配制过程中所用主要设备进行介绍。及配制过程中所用主要设备进行介绍。生产中用作成型的物料有粉料、粒料、溶液和塑料糊等生产中用作成型的物料有粉料、粒料、溶液和塑料糊等 几种，无论是哪一种物料，一般都不是单一的合成树脂，都几种，无论是哪一种物料，一般都不是单一的合成树脂，都加有不等量的各种添加剂，其目的是为改善成型工艺性能，加有不等量的各种添加剂，其目的是为改善成型工艺性能，提高制品质量，降低成本。提高制品质量，降低成本。通常热固性塑料的配制多在合成树脂生产过程中进行，通常热固性塑料的配制多在合成树脂生产过程中进行，因此，本章主要讨论热塑性塑料的配制。因此，本章主要讨论
3、热塑性塑料的配制。塑料工艺塑料工艺 工业上用作成型的塑料根据成型工艺的不同和成型设备的不同工业上用作成型的塑料根据成型工艺的不同和成型设备的不同有粉料、粒料、分散体（溶胶塑料、糊塑料）和溶液等四种有粉料、粒料、分散体（溶胶塑料、糊塑料）和溶液等四种:粉料：粉料：主要用于双螺杆挤出机的挤出成型，压延成型，滚塑。主要用于双螺杆挤出机的挤出成型，压延成型，滚塑。粒料：粒料：主要用于单螺杆挤出机的挤出成型，注射成型。主要用于单螺杆挤出机的挤出成型，注射成型。分散体：分散体：主要用于涂覆成型，搪塑。主要用于涂覆成型，搪塑。溶液：溶液：主要用于流涎成型，浇铸成型。主要用于流涎成型，浇铸成型。粉料和粒料的制
4、备过程是将聚合物和各种助剂通过混台设备粉料和粒料的制备过程是将聚合物和各种助剂通过混台设备进行初混合后而制成粉料，再经塑炼机进行塑炼。最后通过造粒进行初混合后而制成粉料，再经塑炼机进行塑炼。最后通过造粒机而制成粒料。机而制成粒料。塑料工艺塑料工艺3.2 粉料及粒料粉料及粒料 在塑料成型加工中，压延和挤出都可采用粉料。一般配制粉在塑料成型加工中，压延和挤出都可采用粉料。一般配制粉料是把各组分混合分散均匀，因此这种粉料也称作料是把各组分混合分散均匀，因此这种粉料也称作干混料。干混料。3.2.1粉料和粒料的组成粉料和粒料的组成 不管是粉料还是粒料，都是聚合物和助剂两类物质组成的。不管是粉料还是粒料，
5、都是聚合物和助剂两类物质组成的。其中聚合物是主要成分，助剂则是为使复合物或其制品具有某种其中聚合物是主要成分，助剂则是为使复合物或其制品具有某种特性而加入的一些物质。常用的塑料助剂种类很多，主要有增塑特性而加入的一些物质。常用的塑料助剂种类很多，主要有增塑剂、稳定剂、加工助剂、冲击改性剂、填充剂、增强剂、着色剂、剂、稳定剂、加工助剂、冲击改性剂、填充剂、增强剂、着色剂、润滑剂、防静电剂、阻燃剂、防霉剂等润滑剂、防静电剂、阻燃剂、防霉剂等20多类。加至塑料中的助多类。加至塑料中的助剂是随制品的不同要求而定的，并不是各类都需要，加入的各类剂是随制品的不同要求而定的，并不是各类都需要，加入的各类助剂
6、必须以相互发挥为要则，切忌彼此抑制。助剂必须以相互发挥为要则，切忌彼此抑制。塑料工艺塑料工艺1、聚合物、聚合物(树脂树脂)聚合物的作用和要求：聚合物的作用和要求：聚合物既是塑料的主要成分，所以它决定了制品的基聚合物既是塑料的主要成分，所以它决定了制品的基本性能。在塑料制品中，聚合物应成为均一的连续相，本性能。在塑料制品中，聚合物应成为均一的连续相，其作用在于将各种助剂粘结成一个整体，从而具有一其作用在于将各种助剂粘结成一个整体，从而具有一定的物理力学性能。由聚合物与助剂配制成复合物需定的物理力学性能。由聚合物与助剂配制成复合物需要有良好的成型工艺性能，例如，在成型过程中，一要有良好的成型工艺性
7、能，例如，在成型过程中，一般应在一定的温度、压力下具有可塑性般应在一定的温度、压力下具有可塑性(连续流动的行连续流动的行为为)。从配料的角度来考虑，对聚合物的选择要求主要是相从配料的角度来考虑，对聚合物的选择要求主要是相对分子质量大小及其分布、颗粒大小、结构和它们与对分子质量大小及其分布、颗粒大小、结构和它们与增塑剂、溶剂等相互作用的难易等。凡相对分子质量增塑剂、溶剂等相互作用的难易等。凡相对分子质量偏高，颗粒结构紧密，以及与增塑剂和溶剂作用较难偏高，颗粒结构紧密，以及与增塑剂和溶剂作用较难的，则配制时即需较高的温度、较强的外作用力和较的，则配制时即需较高的温度、较强的外作用力和较长的作用时间
8、。长的作用时间。塑料工艺塑料工艺1、聚合物、聚合物(树脂树脂)常用的聚合物树脂有：常用的聚合物树脂有：PE聚乙烯聚乙烯 PVC聚氯乙烯聚氯乙烯PP聚丙烯聚丙烯 PS聚苯乙烯聚苯乙烯ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、PA聚酰胺聚酰胺 PC聚碳酸脂聚碳酸脂PMMA聚甲基丙烯酯甲酯聚甲基丙烯酯甲酯 POM聚甲醛聚甲醛PPO聚苯醚聚苯醚 PPS聚苯硫醚聚苯硫醚PUR聚氨酯聚氨酯 PSU聚砜聚砜PF酚醛树脂酚醛树脂 PTFE聚四氟乙烯聚四氟乙烯 等等塑料工艺塑料工艺2、增塑剂、增塑剂 增塑剂的作用：增塑剂的作用：为降低塑料的软化温度范围和提高其加工性，柔韧性或延展性，加入的低挥发
9、性或挥发性可忽略的物质称为增塑剂，而这种作用则称为增塑作用。增塑剂通常是一类对热和化学试剂都很稳定的有机物，大多是挥发性低的液体，少数则是熔点较低的固体，而且至少在一定范围内能与聚合物相容(混合后不会离析)。目前工业上大量应用增塑剂的聚合物只有聚氯乙烯、醋酸纤维、硝酸纤维等少数几种。其中主要是聚氯乙烯，所耗增塑剂占其总产量的80以上。塑料工艺塑料工艺2、增塑剂、增塑剂增塑剂的性能要求：增塑剂的性能要求：1.与聚合物有良好的相容性；2.增塑效率高、增塑速度快；3.耐久性好（挥发度低、迁移性小、耐抽出性高）；4.环境稳定性高（耐光、耐热、耐霉菌、耐核心药品和阻燃性好）；5.卫生性好（无色、无臭、无
10、毒）；6.电绝缘性好；黏度稳定性好；价廉等。塑料工艺塑料工艺2 增塑剂增塑剂增塑剂的分类：增塑剂的分类：（1）化学组成：）化学组成：邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、壬二酸酯邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、壬二酸酯类、葵二酸酯类、柠檬酸酯类、硬脂酸酯类、油酸酯类等。类、葵二酸酯类、柠檬酸酯类、硬脂酸酯类、油酸酯类等。（2）与聚合物的相容性：）与聚合物的相容性：主增塑剂（重量比主增塑剂（重量比1:1）、辅助）、辅助增塑剂（重量比增塑剂（重量比1:3）、增量剂（重量比、增量剂（重量比1:20）。（3）结构：）结构：单体型（分子量单体型（分子量200-500、黏度、黏度0.03Pa.s）和聚）和聚合型（分子量
11、合型（分子量1000、20-100Pa.s）（4）应用性能：）应用性能：耐热、耐寒、耐光、耐侯、阻燃、防霉、耐热、耐寒、耐光、耐侯、阻燃、防霉、防潮、抗静电。防潮、抗静电。（5）溶解性：）溶解性：溶剂型和非溶剂型。溶剂型和非溶剂型。（6）添加方式：）添加方式：外增塑剂和内增塑剂。外增塑剂和内增塑剂。塑料工艺塑料工艺2、增塑剂、增塑剂 聚合物与增塑剂的相容性：聚合物与增塑剂的相容性：由于增塑剂对聚合物的作用是发生在它们分子之间的。因此，最重要的要求是它们之间应该有相容性，即彼此之间有互溶性。相容性：相容性：指两种或多种物质混合时的相互亲合性，即分子级的可混性。判断相容性的方法：判断相容性的方法：
12、观察法成膜透明度；滲出。溶解度参数 1 2 1.5时相容；0.5时任何比例相容 介电常数相近迁移迁移（游移）是指增塑剂从已增塑的聚合物中向着与它接触的另一种聚合物（包括与已增塑的但增塑的程度低或所用增塑剂不同的同一种聚合物）中迁移的现象。萃出萃出：指制品中的增塑剂因与溶剂接触而被洗去的现象。滲出滲出：指聚合物中所加增塑剂的量超过一定值后，会象“发汗”一样从制品中游离出来的现象。塑料工艺塑料工艺2 增塑剂增塑剂增塑剂的效率：增塑剂的效率：它是从改变聚合物的一定量的物理性能所需加入增塑剂的量作为标记的。选择的物理性能指标可以不同，如用弹性模量、柔顺性、玻璃化温度、脆折温度、回弹量以及一切变形(伸长
13、、弯曲、扭曲、压缩等)等均可。塑料工艺塑料工艺2 增塑剂增塑剂增塑剂的作用原理增塑剂的作用原理 在于削弱聚合物分子间的作用力，从而降低软化温度、在于削弱聚合物分子间的作用力，从而降低软化温度、熔融温度和玻璃化温度，减少熔体的黏度，增加其流动性，熔融温度和玻璃化温度，减少熔体的黏度，增加其流动性，改善聚合物的加工性和柔韧性。改善聚合物的加工性和柔韧性。三种作用方式：三种作用方式：（1）隔离作用：）隔离作用：增塑剂介于大分子之间增大其间的距离，增塑剂介于大分子之间增大其间的距离，削弱分子间的作用力。削弱分子间的作用力。（2）屏蔽作用：）屏蔽作用：增塑剂的非极性部分屏蔽聚合物分子的增塑剂的非极性部分
14、屏蔽聚合物分子的极性基，使相邻聚合物分子的极性基不发生作用。极性基，使相邻聚合物分子的极性基不发生作用。（3）偶合作用：）偶合作用：增塑剂的极性基与聚合物分子的极性基增塑剂的极性基与聚合物分子的极性基团偶合，破坏原来聚合物分子间的极性联结，从而削弱其作团偶合，破坏原来聚合物分子间的极性联结，从而削弱其作用力。用力。塑料工艺塑料工艺3、稳定剂、稳定剂 在塑料中加入稳定剂是制止或抑制聚合物因受外界因素在塑料中加入稳定剂是制止或抑制聚合物因受外界因素(光、光、热、氧、细菌、霉菌以至简单的长期存放等热、氧、细菌、霉菌以至简单的长期存放等)所引起的破坏作所引起的破坏作用。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂用
15、。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂(紫外线吸收剂，紫外紫外线吸收剂，紫外线猝灭剂、光屏蔽剂等线猝灭剂、光屏蔽剂等)及抗氧剂等。及抗氧剂等。（1）热稳定剂热稳定剂:改善聚合物热稳定性为目的而添加的助剂。改善聚合物热稳定性为目的而添加的助剂。作用机理作用机理：1）吸收、中和氯化氢，抑制其自动催化作用。）吸收、中和氯化氢，抑制其自动催化作用。2）置换聚氯乙烯分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原）置换聚氯乙烯分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，抑制脱氯化氢。子，抑制脱氯化氢。3）与多烯结构发生加成反应，破坏大共）与多烯结构发生加成反应，破坏大共轭体系的形成，减少着色。轭体系的形成，减少着色。4）
16、捕捉自由基，阻止氧化反应）捕捉自由基，阻止氧化反应。（2）抗氧剂：）抗氧剂：能够延缓或抑制氧化降解的物质。能够延缓或抑制氧化降解的物质。作用机理：作用机理：1）自由基或增长链的终止剂。）自由基或增长链的终止剂。2）氢过氧化物）氢过氧化物的分解剂。的分解剂。塑料工艺塑料工艺3稳定剂稳定剂（3）光稳定剂：）光稳定剂：能够抑制或减弱光降解作用，提高材料能够抑制或减弱光降解作用，提高材料耐光性的物质。耐光性的物质。塑料工艺塑料工艺3稳定剂稳定剂几种塑料的敏感波长：几种塑料的敏感波长：聚乙烯（聚乙烯（PEPE）300nm 300nm 聚丙烯（聚丙烯（PPPP）310nm 310nm 聚氯乙烯（聚氯乙烯（
17、PVCPVC）310nm310nm 聚苯乙烯（聚苯乙烯（PSPS）318nm 318nm 聚酯（聚酯（PETPET、PBTPBT）325nm 325nm 硝酸纤维素（硝酸纤维素（CNCN）310nm310nm 聚甲醛（聚甲醛（POMPOM）300320nm 300320nm 聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMAPMMA）290315nm290315nm 聚碳酸酯（聚碳酸酯（PCPC）295nm295nm。塑料工艺塑料工艺4、填充剂（填料）、填充剂（填料）填充剂填充剂一般都是粉末状的物质，配制塑料时加入填一般都是粉末状的物质，配制塑料时加入填充剂的目的是改善塑料的成型加工性能，提高制充剂
18、的目的是改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些性能，赋予塑料新的性能和品的某些性能，赋予塑料新的性能和 (或或 )降降低成本。通常用偶联剂或表面活性剂处理，以改低成本。通常用偶联剂或表面活性剂处理，以改善填料在塑料中的分散程度。填充剂的加入量一善填料在塑料中的分散程度。填充剂的加入量一般为塑料组成的般为塑料组成的 40 40 以下。以下。塑料工艺塑料工艺5.5.增强剂增强剂 加入聚合物中使其机械性能得到提高的纤维加入聚合物中使其机械性能得到提高的纤维类材料，称作增强剂。它实际上也是聚合物的填类材料，称作增强剂。它实际上也是聚合物的填料，只是由于性能上的差别和目前有很大的发展，料，只是由于性能上
19、的差别和目前有很大的发展，所以特将其单独列作一类。增强剂用量越高，增所以特将其单独列作一类。增强剂用量越高，增强效果也越大，但却使塑料流动性下降，恶化成强效果也越大，但却使塑料流动性下降，恶化成型加工性能，对设备的磨蚀也较严重。型加工性能，对设备的磨蚀也较严重。塑料工艺塑料工艺6 6看色剂看色剂(色料色料)给予塑料以色彩或特殊光学性能或使之具给予塑料以色彩或特殊光学性能或使之具有易于识别等功能的材料称为着色剂。塑料着有易于识别等功能的材料称为着色剂。塑料着色剂主要有无机颜料、有机颜料和染料三类。色剂主要有无机颜料、有机颜料和染料三类。目前也有工厂专业生产一些高浓度目前也有工厂专业生产一些高浓度
20、 (50(50 200 200 倍或更高倍或更高 )的的色母料色母料，供成型加工厂使，供成型加工厂使用，因它清洁、方便又易于控制，因而发展很用，因它清洁、方便又易于控制，因而发展很快。快。塑料工艺塑料工艺7、润滑剂、润滑剂 为改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备为改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘附的摩擦和粘附(粘附也可能由其它助剂引起粘附也可能由其它助剂引起)以及改进以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。制品表面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。常用热塑性塑料中需要加润滑剂的有聚烯烃、聚常用热塑性塑料中需要加润滑剂的有聚烯烃、聚苯乙烯、醋酸纤维素、聚酰
21、胺、苯乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、ABSABS、聚氯乙烯等，其、聚氯乙烯等，其中又以硬聚氯乙烯更为突出。中又以硬聚氯乙烯更为突出。常用的润滑剂有脂肪酸及其皂类、脂肪酸酯类、常用的润滑剂有脂肪酸及其皂类、脂肪酸酯类、脂肪醇类和酰胺类、石蜡、低相对分子质量聚乙烯、脂肪醇类和酰胺类、石蜡、低相对分子质量聚乙烯、合成蜡、丙烯酸酯类及某些有机硅化合物。润滑剂的合成蜡、丙烯酸酯类及某些有机硅化合物。润滑剂的用量常低于用量常低于1 1。选用时应注意的是：润滑剂的用量和。选用时应注意的是：润滑剂的用量和品种对物料的配制及成型加工都有较大的影响。品种对物料的配制及成型加工都有较大的影响。塑料工艺塑料工艺8、防静电
22、剂、防静电剂 聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等塑料制品的表面，常因在成型过程中与模具或塑料制品的表面，常因在成型过程中与模具或设备表面分开而积有静电，这种静电还会在制设备表面分开而积有静电，这种静电还会在制品后加工或运转中增加。带有静电的制品表面品后加工或运转中增加。带有静电的制品表面容易积灰，对生产与使用不利。为使制品具有容易积灰，对生产与使用不利。为使制品具有适量的导电能力以消除带静电的现象，可在塑适量的导电能力以消除带静电的现象，可在塑料中加入少量防静电剂。料中加入少量防静电剂。防静电剂主要有胺的衍生物、季胺盐类、防静电剂主要有胺的衍生物、季胺盐类
23、、磷酸酯类和聚乙二醇酯类。磷酸酯类和聚乙二醇酯类。塑料工艺塑料工艺9、阻燃剂、阻燃剂 不少塑料是可燃的，这给应用带来许多限制。如在塑不少塑料是可燃的，这给应用带来许多限制。如在塑料中加入一些含磷、卤素的有机物或三氧化二锑等物质常能料中加入一些含磷、卤素的有机物或三氧化二锑等物质常能阻止或减缓其燃烧，这类物质即称为阻燃剂。此外在某些聚阻止或减缓其燃烧，这类物质即称为阻燃剂。此外在某些聚合物合物(如环氧、聚酯、聚氨酯、如环氧、聚酯、聚氨酯、ABSABS等等)合成时，引人一些难合成时，引人一些难燃结构燃结构(基团基团)，也可起到降低其燃烧性能的作用，这些称为，也可起到降低其燃烧性能的作用，这些称为反
24、应型阻燃剂。反应型阻燃剂。常用阻燃剂如磷酸酯类、含卤磷酸酯类、有机卤化物、常用阻燃剂如磷酸酯类、含卤磷酸酯类、有机卤化物、无机阻燃剂。添加型阻燃剂的使用量一般较大，从百分之几无机阻燃剂。添加型阻燃剂的使用量一般较大，从百分之几到到3030，因此，添加型阻燃剂常会使制品的性能，特别是力，因此，添加型阻燃剂常会使制品的性能，特别是力学性能下降。反应型阻燃剂则有可能克服这一缺点。学性能下降。反应型阻燃剂则有可能克服这一缺点。1010、驱避剂、驱避剂 塑料制品在贮存、使用过程中，可能遭受老鼠、昆塑料制品在贮存、使用过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉菌等的危害，用于抵御、避免和消灭这类情况虫、细菌、霉
25、菌等的危害，用于抵御、避免和消灭这类情况发生的物质统称驱避剂。发生的物质统称驱避剂。塑料工艺塑料工艺11、其它助剂、其它助剂 为生产泡沫塑料用的发泡剂。为生产泡沫塑料用的发泡剂。为防止聚烯烃和聚氯乙烯薄膜自身之间的粘着所加入的改为防止聚烯烃和聚氯乙烯薄膜自身之间的粘着所加入的改性脂肪酸类性脂肪酸类(在吹塑薄膜中使用时常称作开口剂在吹塑薄膜中使用时常称作开口剂)。为免除农用薄膜因水汽凝结而出现的雾层而加入的非离子为免除农用薄膜因水汽凝结而出现的雾层而加入的非离子型表面活化剂，如木糖醇酯。加入这种物质的薄膜也有利于型表面活化剂，如木糖醇酯。加入这种物质的薄膜也有利于包装一般含有少量水分的食品。包装
26、一般含有少量水分的食品。为增进聚氯乙烯制品在受荷下的热稳定性所加入的氯化聚为增进聚氯乙烯制品在受荷下的热稳定性所加入的氯化聚氯乙烯。氯乙烯。为降低聚氯乙烯熔体粘度而有利于成型和后加工为降低聚氯乙烯熔体粘度而有利于成型和后加工(指板材指板材)所所加入的丙烯酸类树脂、氯化聚乙烯和加入的丙烯酸类树脂、氯化聚乙烯和ABS树脂等。树脂等。为提高聚氯乙烯的冲击强度、耐热性、耐寒性而加入的增为提高聚氯乙烯的冲击强度、耐热性、耐寒性而加入的增韧剂，如氯化聚乙烯、丙烯腈一苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸韧剂，如氯化聚乙烯、丙烯腈一苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯等的合成物。应该指出的是，上列的后几类添甲酯、丁二烯等
27、的合成物。应该指出的是，上列的后几类添加剂都是不同品种的聚合物，因此，可看作是高分子共混合加剂都是不同品种的聚合物，因此，可看作是高分子共混合物，而不属于助剂的范畴。物，而不属于助剂的范畴。塑料工艺塑料工艺3.2.2粉料的配制粉料的配制 成型所用的物料一般都是树脂和助剂的混合物，为了成型所用的物料一般都是树脂和助剂的混合物，为了使在配方中占很小比例的各种助剂充分发挥其作用，就必使在配方中占很小比例的各种助剂充分发挥其作用，就必须将树脂和助剂体系，采取混合操作，使其尽可能地成为须将树脂和助剂体系，采取混合操作，使其尽可能地成为均匀体系。均匀体系。配料过程物料发生混合和分散两方面的变化。配料过程物
28、料发生混合和分散两方面的变化。混合：混合：是指将二种或二种以上组分的空间位置发生变化。是指将二种或二种以上组分的空间位置发生变化。分散：分散：是指在混合中一种或多种组分的颗粒尺寸的减小是指在混合中一种或多种组分的颗粒尺寸的减小或溶于其它组分中。或溶于其它组分中。一种在加工中，混合和分散操作是同时进行的，即一种在加工中，混合和分散操作是同时进行的，即物料在改变其空间位置的同时，由于物料之间的碰撞、剪物料在改变其空间位置的同时，由于物料之间的碰撞、剪切作用，使其尺寸不断减小，起到混合和分散作用。切作用，使其尺寸不断减小，起到混合和分散作用。塑料工艺塑料工艺 1、混合过程、混合过程 塑料的配制工艺中
29、，混合和分散一般通过塑料的配制工艺中，混合和分散一般通过扩散、对流和剪扩散、对流和剪切切三种作用来完成的。三种作用来完成的。1）混合作用机理）混合作用机理 （1）扩散）扩散 利用各组分间的浓度差，使浓度大的组分自发向浓度小组利用各组分间的浓度差，使浓度大的组分自发向浓度小组分的空间迁移，以达到组成均匀。对于固体之间扩散作用可以分的空间迁移，以达到组成均匀。对于固体之间扩散作用可以忽略，只有固体忽略，只有固体/液体、液体液体、液体/液体之间的扩散作用才较大。液体之间的扩散作用才较大。（2）对流）对流 两种组分相互间向对方所占有的空间进行流动，以期达到两种组分相互间向对方所占有的空间进行流动，以期
30、达到组分均一。物料的流动，一般凭机械力的搅拌，对于任何一种组分均一。物料的流动，一般凭机械力的搅拌，对于任何一种聚集态的物料，对流作用是必不可少的方法。聚集态的物料，对流作用是必不可少的方法。（3）剪切）剪切 依靠机械作用产生的剪切力，促使物料达到均一依靠机械作用产生的剪切力，促使物料达到均一塑料工艺塑料工艺 在剪切力作用下，在剪切力作用下，物料块上下两平面发生物料块上下两平面发生相对平移，结果使料块相对平移，结果使料块变形、拉长，在这个过变形、拉长，在这个过程中物料体积没有变化，程中物料体积没有变化，但其表面积有较大增长，但其表面积有较大增长，物料粒子分布区域扩大，物料粒子分布区域扩大，一个
31、料块中的平面进入一个料块中的平面进入另一个料块，从而达到另一个料块，从而达到混合的目的，而在剪切混合的目的，而在剪切过程中，组分被剪切拉过程中，组分被剪切拉长，产生断裂，从而达长，产生断裂，从而达到分散的目的。到分散的目的。xyvdd0 xyd0d0ld*I)II)塑料工艺塑料工艺剪切作用，特别适用于塑性物料的混合。因为塑剪切作用，特别适用于塑性物料的混合。因为塑性物料粘度大，流动性差，又不能以粉碎增加分散性物料粘度大，流动性差，又不能以粉碎增加分散程度，因而剪切变形、断裂可使物料很好地混合、程度，因而剪切变形、断裂可使物料很好地混合、分散。分散。剪切混合的效果与剪切力的大小，力的作用距离剪切
32、混合的效果与剪切力的大小，力的作用距离和作用力方向的改变有关。和作用力方向的改变有关。剪切力剪切力，剪切力距离，剪切力距离，剪切力方向改变，剪切力方向改变混合、混合、分散效果分散效果，塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺2）混合分散效果的评价）混合分散效果的评价 混合均匀，达到预期的质量要求，涉及到混合效混合均匀，达到预期的质量要求，涉及到混合效果，衡量混合效果的办法随物料状态而不同。果，衡量混合效果的办法随物料状态而不同。对液体物料可以分析混合物不同部分的组成与对液体物料可以分析混合物不同部分的组成与平均组成相差的情况，如相差较小，则混合效果好，平均组成相差的情况
33、，如相差较小，则混合效果好，反之则混合效果差。反之则混合效果差。对固体及塑性物料需从物料的分散程度和组成对固体及塑性物料需从物料的分散程度和组成的均匀程度两个方面来衡量其混合效果。的均匀程度两个方面来衡量其混合效果。塑料工艺塑料工艺2）混合分散效果的评价）混合分散效果的评价 1.1.均匀程度均匀程度均匀程度是指物料的实际组分比率与理论组分比率之间均匀程度是指物料的实际组分比率与理论组分比率之间的差异，是混合效果的度量。的差异，是混合效果的度量。实际组分比率与理论组分比率相近，则均匀程度高，混实际组分比率与理论组分比率相近，则均匀程度高，混合效果好。但实际组分比率与取样点数有关，取样点少不合效果
34、好。但实际组分比率与取样点数有关，取样点少不足以反映实际物料的组分比率。足以反映实际物料的组分比率。塑料工艺塑料工艺2）混合分散效果的评价）混合分散效果的评价计算均匀程度的方法可以用不均匀系数计算均匀程度的方法可以用不均匀系数式中：式中：C C0 0某组分的理论百分比某组分的理论百分比C Ci i某组分的取样百分比某组分的取样百分比I I 取样组数，取样组数，I=n/nI=n/ni in n 取样次数取样次数n ni i每组中同一浓度的试样数每组中同一浓度的试样数塑料工艺塑料工艺 仅仅用均匀程度来评定混合效果是不够的，有时还不能仅仅用均匀程度来评定混合效果是不够的，有时还不能反映出物料混合效果
35、。反映出物料混合效果。例如某一混合物，甲乙两组分各占例如某一混合物，甲乙两组分各占50%，如果任意取两，如果任意取两个试样进行分析，结果也是接近个试样进行分析，结果也是接近50%。从均匀程度上可以说。从均匀程度上可以说混合效果很好，但是在这种情况下还会有两种不同情况。混合效果很好，但是在这种情况下还会有两种不同情况。从分散程度来看，显然第二种情况混合效果是不好的。从分散程度来看，显然第二种情况混合效果是不好的。因此仅仅从均匀程度是不能完全评定混合效果的，必须还要因此仅仅从均匀程度是不能完全评定混合效果的，必须还要考虑物料的分散程度。考虑物料的分散程度。2）混合分散效果的评价）混合分散效果的评价
36、塑料工艺塑料工艺2）混合分散效果的评价）混合分散效果的评价 2.2.分散程度（分散效果的度量）分散程度（分散效果的度量）分散程度指被分散物质的破碎程度，一般用平均粒径大小来分散程度指被分散物质的破碎程度，一般用平均粒径大小来表示。破碎程度高，粒径小，分散程度就高。表示。破碎程度高，粒径小，分散程度就高。平均粒径大小的计算方法主要有平均算术直径和平均表面直平均粒径大小的计算方法主要有平均算术直径和平均表面直径两种：径两种：塑料工艺塑料工艺2）混合分散效果的评定）混合分散效果的评定混合的工艺要求：混合的工艺要求：在混合过程中要尽量增大不同组分的接触在混合过程中要尽量增大不同组分的接触面，减少物料的
37、平均厚度；面，减少物料的平均厚度；各组分的交界面（接触面）应相当均匀地各组分的交界面（接触面）应相当均匀地分布在被混合的物料中；分布在被混合的物料中；使在混合物的任何部分，各组分的比率和使在混合物的任何部分，各组分的比率和整体的比率相同。整体的比率相同。塑料工艺塑料工艺2、粉料的配制粉料的配制 在塑料加工过程中，经常接触到粉状原料，有些是聚合在塑料加工过程中，经常接触到粉状原料，有些是聚合工艺的原因，如悬浮聚合和乳夜聚合等；也有些是工艺的需工艺的原因，如悬浮聚合和乳夜聚合等；也有些是工艺的需要，如滚塑成型、压塑粉、喷涂。从混合与分散的角度来看，要，如滚塑成型、压塑粉、喷涂。从混合与分散的角度来
38、看，粉料比粒料有更多的优点，因为粉料能提供更多的接触面积，粉料比粒料有更多的优点，因为粉料能提供更多的接触面积，有效缩短组分间的距离。而且大多数助剂也为粉料，混合的有效缩短组分间的距离。而且大多数助剂也为粉料，混合的均匀程度较好。对液体助剂来讲，粉料有助于液体的渗透和均匀程度较好。对液体助剂来讲，粉料有助于液体的渗透和扩散。但粉料在加工时造成设备往往扩散。但粉料在加工时造成设备往往吃料吃料困难。困难。粉料在加工之前往往需要加入各种助剂进行配制。粉料在加工之前往往需要加入各种助剂进行配制。润性物料润性物料：物料配制时需要加入相当数量的液体助剂（如增：物料配制时需要加入相当数量的液体助剂（如增塑剂
39、）。塑剂）。非润性物料非润性物料：物料在配制时不加入或很少加入液体助剂：物料在配制时不加入或很少加入液体助剂塑料工艺塑料工艺2、粉料的制备粉料的制备 1）原料的准备：）原料的准备：树脂的干燥，称量，固体助剂的研磨等。2）原料的混合：原料的混合：搅拌、振动、翻滚、研磨、空气流搅拌、振动、翻滚、研磨、空气流态化等。态化等。工厂以温度来控制终点。工厂以温度来控制终点。混合工艺混合工艺：注意初混合的加料顺序：注意初混合的加料顺序 非润性物料：以树脂非润性物料：以树脂稳定剂稳定剂色料色料填充填充剂剂润滑剂的顺序加入混合设备；润滑剂的顺序加入混合设备；润性物料：树脂润性物料：树脂增塑剂增塑剂稳定剂稳定剂其
40、它助其它助剂投料。剂投料。塑料工艺塑料工艺2、粉料的制备粉料的制备 高速混合设备：高速混合设备：通过摩擦生热；通过摩擦生热；低速混合设备：低速混合设备：外部加热。外部加热。低速混合工艺：低速混合工艺：润性物料润性物料 将聚合物加入设备内，开始混合加热（不超过将聚合物加入设备内，开始混合加热（不超过100100）温度高，增塑剂吸收太快，混合不均匀；增塑剂量大时可温度高，增塑剂吸收太快，混合不均匀；增塑剂量大时可加入部分填料。加入部分填料。在翻动的同时加入增塑剂（增塑剂可预热至预定的在翻动的同时加入增塑剂（增塑剂可预热至预定的温度）；温度）；加入稳定剂、染料和增塑剂调制的浆料；加入稳定剂、染料和增
41、塑剂调制的浆料；加入颜料、填料以及其它助剂；加入颜料、填料以及其它助剂；达到要求时出料。达到要求时出料。目前多采用高速混合机，出料温度目前多采用高速混合机，出料温度120120，再进入低速搅拌机，再进入低速搅拌机塑料工艺塑料工艺塑料的混合方式塑料的混合方式混合混合 通常指固态组分间的混合，如粉末状组分与小颗粒通常指固态组分间的混合，如粉末状组分与小颗粒状组分间的混合。主要要求各组分在空间分布均匀，基本属状组分间的混合。主要要求各组分在空间分布均匀，基本属简单混合，但也不可避免地有分散混合成分。混合主要用于简单混合，但也不可避免地有分散混合成分。混合主要用于非润性物料。非润性物料。捏合捏合 通常
42、指液态与固态物料间的混合，是在捏合机中借通常指液态与固态物料间的混合，是在捏合机中借助强烈的剪切作用使混合物各组分充分混合均匀的过程。捏助强烈的剪切作用使混合物各组分充分混合均匀的过程。捏合可用于润性物料，也可用于非润性物料。一般当物料中固合可用于润性物料，也可用于非润性物料。一般当物料中固体较多或固体、液体组分相差不多时在捏合机上进行。体较多或固体、液体组分相差不多时在捏合机上进行。塑炼塑炼 主要用于塑性物料与固体物料或塑性物料间的混合。主要用于塑性物料与固体物料或塑性物料间的混合。它是指借助热和（或）机械功作用，使热塑性塑料在处于可它是指借助热和（或）机械功作用，使热塑性塑料在处于可塑的熔
43、融状态下与其它组分间进一步混合均匀的过程。塑的熔融状态下与其它组分间进一步混合均匀的过程。塑料工艺塑料工艺（3）混合设备）混合设备转鼓式混合机，靠混合室的转动来完成。用转鼓式混合机，靠混合室的转动来完成。用于非润性物料的混合于非润性物料的混合螺带式混合机，多用在高速捏合后物料的冷螺带式混合机，多用在高速捏合后物料的冷却上，也叫冷混合机却上，也叫冷混合机捏合机，混合时间长，均匀性差，效率较前捏合机，混合时间长，均匀性差，效率较前两者高两者高高速捏合机高速捏合机塑料工艺塑料工艺（3）粉料混合用机械）粉料混合用机械塑料工艺塑料工艺捏合机原理（动画效果）捏合机原理（动画效果）塑料工艺塑料工艺 高速混合
44、机原理高速混合机原理（动画效（动画效果）果）塑料工艺塑料工艺3.2.3 粒料的配制粒料的配制 选用粒料的原因：选用粒料的原因：初混物：初混物：简单混合制成粉料的过程为初混合；而将由此简单混合制成粉料的过程为初混合；而将由此取得的粉料为初混物。取得的粉料为初混物。混匀程度高；提高物料的塑性；缩短成型时的塑化时间；混匀程度高；提高物料的塑性；缩短成型时的塑化时间；成型工艺性能得以提高。成型工艺性能得以提高。1、初混物的塑炼：、初混物的塑炼：原因：原因：存在胶凝粒子、杂质（单体、催化剂、水分）存在胶凝粒子、杂质（单体、催化剂、水分）目的：目的：借助加热和剪切力使聚合物获得熔化、剪切、混借助加热和剪切
45、力使聚合物获得熔化、剪切、混合等作用而驱出其中的挥发物并进一步分散其中的不均匀组合等作用而驱出其中的挥发物并进一步分散其中的不均匀组分。分。塑炼条件：塑炼条件：温度和时间，双辊中翻料的次数。温度和时间，双辊中翻料的次数。判断：判断：切开断面观看颜色的均匀性。切开断面观看颜色的均匀性。塑料工艺塑料工艺3.2.3 粒料的配制粒料的配制 塑炼设备：塑炼设备：（1）双辊筒炼胶机（开启式塑炼机）双辊筒炼胶机（开启式塑炼机）长径比：长径比：2.52.5左右、转速左右、转速17-20r/min17-20r/min，两辊筒的转速不同，两辊筒的转速不同（1:1.051:1.051:1.11:1.1）速度梯度速度
46、梯度剪切力；两辊筒的剪切力；两辊筒的间隙可调，间隙越小间隙可调，间隙越小剪切力越大剪切力越大生产能力越小。生产能力越小。注意：注意：接触空气接触空气冷却快冷却快 剪切效果剪切效果 氧化降解氧化降解 。单方面的剪切，不利混匀，打三角包。单方面的剪切，不利混匀，打三角包。特点：特点：投资小。但劳动强度大，劳动条件差，粉尘及排出投资小。但劳动强度大，劳动条件差，粉尘及排出的低分子物料污染大。的低分子物料污染大。塑炼后的物料是片状塑炼后的物料是片状 板式切粒机板式切粒机 粒料粒料 塑炼后的物料是块状塑炼后的物料是块状 破碎破碎挤出造粒挤出造粒 塑料工艺塑料工艺3.2.3 粒料的配制粒料的配制 密炼机密
47、炼机 结构结构：一对转子和密炼室，转子的方向相反，转速不同，一对转子和密炼室，转子的方向相反，转速不同，较强大的剪切力。较强大的剪切力。特点：特点：能在较短的时间内给予物料以大量的剪切能，劳动能在较短的时间内给予物料以大量的剪切能，劳动条件、塑炼效果和防止氧化等方面都比较好。条件、塑炼效果和防止氧化等方面都比较好。塑炼后的物料：团状塑炼后的物料：团状破碎破碎挤出造粒挤出造粒粒料粒料 双辊下片双辊下片板式切粒板式切粒粒料粒料 塑料工艺塑料工艺3.2.3 粒料的配制粒料的配制 挤出机挤出机 单螺杆挤出机单螺杆挤出机:没有对流、大范围的混匀效果不好。没有对流、大范围的混匀效果不好。双螺杆挤出机：双螺
48、杆挤出机：混合效果优于单螺杆挤出机。混合效果优于单螺杆挤出机。多螺杆挤出机：多螺杆挤出机：螺杆长径比小，物料在机筒塑化质量比较螺杆长径比小，物料在机筒塑化质量比较好、受热时间短，产生降解作用较小，能够直接切粒。好、受热时间短，产生降解作用较小，能够直接切粒。挤出机与双辊相比：连续作业。能耗低、在占地面积、劳挤出机与双辊相比：连续作业。能耗低、在占地面积、劳动强度上都比较小。动强度上都比较小。塑料工艺塑料工艺3.2.3 粒料的配制粒料的配制 2.2.炼成物的粉碎或粒化炼成物的粉碎或粒化 粉碎：颗粒大小不均匀。粉碎：颗粒大小不均匀。粒化：颗粒大小均匀。粒化：颗粒大小均匀。设备：切碎机设备：切碎机
49、粉碎机粉碎机塑料工艺塑料工艺3.2.3 粒料的配制粒料的配制 塑炼机械图（双辊炼塑机、挤出机、密炼机）塑炼机械图（双辊炼塑机、挤出机、密炼机）塑料工艺塑料工艺3、造粒方法：、造粒方法：塑炼物的切粒或造粒塑炼物的切粒或造粒 将塑炼物加工成一定规格尺寸塑料粒子的过程称将塑炼物加工成一定规格尺寸塑料粒子的过程称为切粒或造粒。为切粒或造粒。切粒过程根据切粒时物料的冷热状况可分冷切切粒过程根据切粒时物料的冷热状况可分冷切法和热切法。法和热切法。冷切法：先将片状或条状塑炼物冷却后，放入切冷切法：先将片状或条状塑炼物冷却后，放入切粒机中切割。冷切法可分为空冷冷切和水冷冷切。粒机中切割。冷切法可分为空冷冷切和
50、水冷冷切。热切法：将挤出条状的塑炼物切割成粒后，再冷热切法：将挤出条状的塑炼物切割成粒后，再冷却。热切法可分为干热切、空中热切和水下热切法。却。热切法可分为干热切、空中热切和水下热切法。一般一般PPPP、PEPE采用水冷的冷切法、水下热切法；采用水冷的冷切法、水下热切法；PCPC、PAPA、ABSABS采用空冷的冷切法（因易吸水）；采用空冷的冷切法（因易吸水）；PVCPVC采用采用干热切法，或空中热切法。干热切法，或空中热切法。塑料工艺塑料工艺3、造粒方法：、造粒方法：（1）冷切（拉片冷切、挤片冷切、挤条冷切）冷切（拉片冷切、挤片冷切、挤条冷切）（2）热切（干热切、空中热切、水下热切）热切（干
