聚合物共混过程及其调控课件.ppt

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1、防腐涂料皮革的柔软剂第三章聚合物共混过程及其调控混合的基本方式与基本过程从理论上，混合的方式可分为分布混合与分散混合分布混合分布混合是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现，又叫分配混合。对于海岛结构两相体系，分布混合指分散相粒子不发生破碎，只改变分散相的空间分布状况，增加分散相分布的随机性的混合过程。该过程可使分散相的空间分布趋于均匀化。在分布混合中，分散相物料主要通过对流作用来增加分布的随机性。层流混合是通过黏性流体的层流，对混合体系施加某种变形。分散混合混合的基本方式与基本过程分散混合是分散过程中既增加分散相空间分布的随机性，又减小分散相粒径。在熔融共混中，分散相粒子在外界（混合设

2、备）的剪切力的作用下破碎，分散相粒子的粒径变小，粒径分布也发生变化，就是分散混合的过程。混合的基本方式与基本过程分布混合和分散混合的关系在实际的共混过程中，分散相粒子的变形、破碎以及空间分布的均匀化是同时进行的。换言之，分布混合和分散混合在实际的共混过程中是共生共存的；分布混合和分散混合的驱动力都是外界（设备）施加的作用力；分散相粒子的运动、变形和破碎也是同时发生的。分布混合和分散混合作用效果也是相辅相成的。分布混合使分散相的空间分布状态得到均化，为分散聚合创造有利条件，而分散聚合的结果，除了分散相粒径变小之外，也是分散相的空间分布更为均匀。分布混合和分散混合是共生共存，但在共混过程的某一具

3、体的阶段，两者又是各有侧重。在某一阶段，分布混合会居于主体；而另一阶段，则是分散混合居于主体。混合的基本方式与基本过程分散混合机理对于海岛结构两相体系，共混过程的重要作用是分散相物料的破碎与分散。在共混过程中，共混设备对共混物料施加剪切力，在外力作用下，分散相物料发生破碎，分散成小粒子。对于分散相颗粒破碎过程的形态变化的研究，发现分散相颗粒的分散过程可以细分为两种机理：“液滴分裂机理”和“细流线破裂机理”。混合的基本方式与基本过程液滴分裂机理理论要点：在分散相颗粒的分散过程中，一个分散相大粒子（大液滴）分裂成两个较小的粒子（小液滴），然后，较小的粒子再进一步分裂。液滴破碎的过程：一个分散相颗

4、粒，在外力作用下，首先发生变形，由近似于球形变为棒形；与此同时，分散相颗粒会发生转动。如果分散相颗粒的变形足够大，就会发生破碎，分散为更小的颗粒。但是，也可能出现这样的情况，当分散相颗粒的变形尚不足以发生破碎时，分散相颗粒就已转动到了与剪切应力平行的方位。如果作用于物料的剪切应力场是单一方向的，那么，转动到与剪切应力方向平行取向的粒子，就难以进一步破碎了。混合的基本方式与基本过程影响分散相颗粒破碎的因素：包括外力和内力两方面。在共混过程中，外界的作用力通过连续相传递给分散相，促使分散相颗粒发生破碎；而另一方面，分散相颗粒内部，也有阻止分散相颗粒发生破碎的内力，包括聚合物熔体的粘滞力、弹性力和

5、界面张力等。分散相颗粒破碎的过程，实际上是外力和内力互相抗衡的结果。混合的基本方式与基本过程混合的基本方式与基本过程细流线破裂机理理论要点：分散相大粒子先变为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子（小液滴）。细流线破裂又称为“毛细管不稳定”现象两种机理的区别：液滴分裂机理代表代表的一个分散相粒子的分散过程是通过逐步进行的重复破裂而完成的，而细流线破裂机理的一个分散相粒子的破碎则是在瞬间完成的。混合的基本方式与基本过程流动场的形式：剪切流动与拉伸流动在流动过程中，在与流动方向垂直的方向（横向）产生速度梯度的，称为剪切流动；在与流动方向平行的方向（纵向）产生速度梯度，称为拉伸流动；剪切流动拉伸流

6、动拉伸流动应用实例混合的基本方式与基本过程混合的基本方式与基本过程影响熔融共混过程的5个因素①聚合物两相体系的熔体黏度（特别是黏度比值）以及熔体弹性；②聚合物两相体系的界面能（界面张力）；③聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态；④流动场的形式（剪切流动、拉伸流动）和强度（如剪切流动中的流动速率）；⑤共混时间（具体的共混时间是共混物料在混合设备各个区段的停留时间）。聚合物共混过程的理论模型分散相粒子的运动与变形过程液滴模型fLB式中，D为液滴（分散相）的形变；L和B为椭球状液滴长轴和短轴的长度；l为分散相与连续相黏度之比；We为Weber数（也称为Ca，即Capillary）聚合物共

7、混过程的理论模型连续相的黏度；剪切速率；液滴（分散相）的半径；两相间的界面张力；如果We很小，则表明界面张力占主导作用，可以形成稳定液滴。当We很大，液滴的形变D也相应增大。当体系的We小于临界值时，液滴是稳定的；若大于临界值，液滴就会变得不稳定，进而发生破裂。聚合物共混过程的理论模型影响We因素包括，连续相的黏度ηm，剪切速率g，液滴的半径R，以及两相间的界面张力s。而影响液滴的形变D的因素，除We之外，还