《聚合物的混合》PPT课件.ppt

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1、高分子材料加工基础第二章高聚物的熔融和溶解第三章聚合物的混合第四章聚合物流体的流变性第五章聚合物加工中的物理化学变化第三章聚合物的混合第三章聚合物的混合例子：聚氯乙烯塑料的成型，橡胶的成型助剂：改善加工、使用性能，降低成本问题：如此多的组分添加到聚合物中，成型为整体的制品，需要使多组分不均匀的体系变成为多组分均匀体系，保证制品的性能，实现这个关键环节的就是混合。第三章聚合物的混合3.1混合的基本概念和机理3.2混合分类混合的表征3.33.1混合的基本概念和机理混合指用机械方法使两种或多种物料均匀参混的操作，产物称为混合物。混合是一种操作是一个过程混合的基本概念3.1混合的基本概念和机理将各种添

2、加剂混合掺入聚合物基体中，使其分散成为树脂体系中的一个含量组分。添加剂包括：稳定剂、润滑剂、增塑剂等等。以玻璃纤维、碳纤维等增强材组分增强高聚物树脂。将单一的聚合物熔体均化，或通过受到控制的剪切流动以得到某种期望的流变性质的混合。另外还有一些小技术过程也可以称为混配：高分子溶液的增浓处理；造粒；体系中残余成分的脱排。在高分子材料的工业中，混合作为材料制备工艺中最重要的手段之一，还包含在一个更广泛的技术概念“混配”之中。混合的基本概念按照Brodkey混合理论混合涉及到三种扩散的基本运动形式:即分子扩散、涡流扩散和体积扩散。混合的机理3.1混合的基本概念和机理分子扩散是由浓度梯度驱使的自发发生的

3、一种过程各组分的微粒子由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域，从而达到各组分的均化。分子扩散在气体和低粘度液体中占支配地位。一般来说，聚合物加工中，熔体和熔体之间的分子扩散没有实际意义。因为熔体粘度很高，分子扩散很慢，就是说熔体和熔体之间的混合不靠分子扩散完成的。但是如果参与混合的组分之一是低分子物质，如抗氧剂、发泡剂、颜料等，则分子扩散可能是一个比较重要的因素混合的机理3.1混合的基本概念和机理注意涡流扩散也称为紊流扩散在化工中流体的混合一般是靠系统内产生紊流来实现的注意在聚合物加工中，由于物料的运动速度达不到紊流。原因：要实现紊流，熔体的速度很高，势必会对聚合物施加很高的剪切速率，使熔体发生

4、破裂，也会造成聚合物的降解，实际上是不允许的，而且聚合物粘度高，因此很少发生涡旋扩散3.1混合的基本概念和机理混合的机理体积扩散(对流混合)是指流体质点、液滴或固体粒子由系统一个空间向另一个空间位置的运动，或两种以及多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。在聚合物加工中，这种混合作用占支配地位注意3.1混合的基本概念和机理混合的机理3.1混合的基本概念和机理混合的机理体积扩散体积对流混合（不变形）（可发生在固体物料间，或液体物料间）层流对流混合（变形）（主要发生在液体物料间）混合的基本要素混合的目的就是使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料从一种物料照可接受的概率分布到另一种物

5、料中去，以便得到组成均匀的混合物。然而，在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到所需的概率分布，混合问题就变为一种物料发生形变和重新分布的问题，而且如果最终物料颗粒之间不是互相孤立的，分散的颗粒就有一种凝聚的趋势。3.1混合的基本概念和机理混合的机理这样，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。混合要素剪切分流合并和置换挤压(压缩)拉伸集聚3.1混合的基本概念和机理混合的机理剪切情况A:介于两块平行板间的物料由于板的平行运动而使物料内部产生永久变形的“粘性剪切”B：刀具切割物料的“分割剪切”C:由以上两种剪切

6、合成的如石磨磨碎东西时的“磨碎剪切”主要剪切3.1混合的基本概念和机理混合的机理平行平板混合器的粘性剪切剪切的作用：是把高粘度分散相的粒子或凝聚体分散于其它分散介质中。粘性剪切3.1混合的基本概念和机理混合的机理图(a)(t＝0)：含有“微粒”而具有恒定粘度的流体充满了保持不动的两块板的间隙中图(b)：当上板受力开始沿受力方向运动后，流体微粒开始变形随着变形加大，粒子被拉长，每排粒子间的平均距离(条纹厚度)减小，粒子终将接近、这样逐渐发生混合。图(c)，(d)：在不同的时间间隔内，继续发生变形3.1混合的基本概念和机理混合的机理物料受剪切作用后，发生变形、拉长，但体积没有发生变化，于是截面变细

7、，向倾斜方向伸长，表面积增大，渗进别的物料的可能性增加，从而达到混合均匀的目的。因为塑性物料的粘度大，流动性差，又不能粉碎以增加分散程度。应用剪切作用时，由于两个剪切力的距离一般总是很小的，因此物料在变形过程中，就能很均匀地被分散在整个物料中。3.1混合的基本概念和机理混合的机理高分子材料在挤出机内的混合过程主要是靠剪切作用来达到的，螺杆旋转时物料在螺槽和料筒间所受到的剪切作用，可以设想为在两个无