高分子材料溷合与制备

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1、第三章高分子材料混合与制备高分子材料是以高分子化合物为主体，加上其它添加剂组成的多相复合体系。对绝大部分高分子材料而言，都不是单独使用高分子化合物。加入其它物料的目的：1、改善高分子材料制品的使用性能2、改善成型工艺性能3、降低成本高分子材料成型加工前的准备工艺由于高分子材料由多种组分组成，因此在成型前必须要将各种组分相互混合，制成合适形态的物料再进行成型加工，这一过程就称为混合，又称为配料，实际上是成型加工前的准备工艺。第一节混合与分散理论一、混合机理混合的定义：混合是一种操作，是一个过程，是一种趋向于减少

2、混合物非均匀性的操作，是在整个系统的全部体积内各组分在其基本单元没有发生本质变化的情况下的细化和分布过程。混合机理1、扩散组分的非均匀性减少通过各组分的物理运动组分的细化分子扩散混合的基本运动形式体积扩散（Brodkey混合理论）涡流扩散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。聚合物的混合是高粘度熔体间的混合，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。混合物料的状

3、态与分子扩散程度的关系混合物料的状态分子扩散的程度气体与气体间的混合较快地、自发地进行低粘度液体与低粘度液体间的混合也能较显著地进行低粘度液体与固体间的混合高粘度液体与高粘度液体间的混合不显著，较困难进行高粘度液体与固体间的混合固体与固体间的混合极慢，很难进行涡流扩散（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

4、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，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。体积对流混合（可发生在固体物料间，或液体物料间）体积扩散层流对流混合（主要发生在液体物料间）混合机理2、混合过程要素混合的目的：使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去，以便得到组成均匀的混合物。混合的问题在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到物料所需的

5、良好的分散，混合问题就变成一种物料发生形变和重新分布的问题，同时，还要防止分散颗粒的凝聚趋势。这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力），这种外加作用力主要起两个作用：（1）使物料发生形变和重新分布；（2）克服颗粒的凝聚。粘性流体的混合要素混合操作混炼三要素剪切分流位置交换搅拌混合混炼压缩剪切分配置换混炼三要素三者的关系：“分布”由“置换（D）”来完成；“剪切（S）”为进行“置换（D）”起辅助作用；“压缩（P）”则是提高物料的密度，为提高“剪切（S）”速率起辅助作用。二、混合的分类1、按混合形式分类混合基

6、本的过程分散非分散混合（简单混合）混合分散混合混合——指将两种或两种以上组分相互分布在各自所占的空间中，即两种或多种组分所占空间的最初分布情况发生变化。分散——指混合中一种或多种组分的物理特性发生一些内部变化的过程，如颗粒尺寸变小，或溶于其他组分中等。（1）非分散混合在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程，称为非分散混合或简单混合。主要通过对流实现。固－固；分布性混合。主要发生在固－液；液－液。非分散混合层状混合。主要发生在液－液。（2）分散混合在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，

7、同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。分散混合的目的：是把少组分的固体颗粒和液滴分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或液滴，并均匀地分布到多组分中。a非分散混合b分散混合2、按物料状态分类（1）固体与固体混合主要是固体聚合物（粉状、粒状或片状）与其他固体组分（如粉状添加剂）的混合。这种混合一般在正式成型前进行，属无规分布性混合。（2）液体与液体混合有两种情况：低粘度体系和高粘度体系。低粘度体系：参与混合的液体是低粘度的单体、中间体或非聚合物添加剂，通常发生在单体或预聚体成型中，以及液体添加剂

8、的预混合。高粘度体系：参与混合的是高粘度的聚合物熔体，如两种或多种聚合物的并用（共混）体系、聚合物与液体添加剂的熔融态混合等。（3）固体与液体混合有两种形式：液态添加剂与固态聚合物的掺混，主要发生在准备工艺阶段，此时固态聚合物不会在混合中熔融。固态添加剂混到熔融态聚合物中，而固态添加剂不会在混合中熔融（其熔点高于熔融混合温度），如填充剂和补强剂在聚合物中的混合就属这种情况。聚合物加工中的主要混