高分子材料混合与制备.ppt

第五章第五章 高分子材料混合与制备高分子材料混合与制备 高高高高分分分分子子子子材材材材料料料料是是是是以以以以高高高高分分分分子子子子化化化化合合合合物物物物为为为为主主主主体体体体，加加加加上上上上其其其其它它它它添添添添加加加加剂组成的多相复合体系。剂组成的多相复合体系。剂组成的多相复合体系。剂组成的多相复合体系。对对对对绝绝绝绝大大大大部部部部分分分分高高高高分分分分子子子子材材材材料料料料而而而而言言言言，都都都都不不不不是是是是单单单单独独独独使使使使用用用用高高高高分分分分子子子子化合物。化合物。化合物。化合物。加入其它物料的目的：加入其它物料的目的：加入其它物料的目的：加入其它物料的目的：1 1、改善高分子材料制品的使用性能、改善高分子材料制品的使用性能、改善高分子材料制品的使用性能、改善高分子材料制品的使用性能 2 2、改善成型工艺性能、改善成型工艺性能、改善成型工艺性能、改善成型工艺性能 3 3、降低成本、降低成本、降低成本、降低成本高分子材料成型加工前的准备工艺高分子材料成型加工前的准备工艺 由由于于高高分分子子材材料料由由多多种种组组分分组组成成，因因此此在在成成型型前前必必须须要要将将各各种种组组分分相相互互混混合合，制制成成合合适适形形态态的的物物料料再再进进行行成成型型加加工工，这这一一过过程程就就称称为为混混合合，又又称称为为配配料料，实实际际上上是是成成型型加加工工前前的的准备工艺。准备工艺。第一节第一节 混合与分散理论混合与分散理论一、一、混合机理混合机理 混合的定义：混合的定义：混合是一种操作，是一个过程，是一种趋向于减少混合是一种操作，是一个过程，是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作，是在整个系统的全部体积内各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。分布过程。混合机理混合机理1 1、扩散、扩散、扩散、扩散 组分的非均匀性减少组分的非均匀性减少组分的非均匀性减少组分的非均匀性减少 通过各组分的物理运动通过各组分的物理运动通过各组分的物理运动通过各组分的物理运动 组分的细化组分的细化组分的细化组分的细化 分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散 混合的基本运动形式混合的基本运动形式混合的基本运动形式混合的基本运动形式 体积扩散体积扩散体积扩散体积扩散 （BrodkeyBrodkey混合理论）混合理论）混合理论）混合理论）涡流扩散涡流扩散涡流扩散涡流扩散分子扩散分子扩散 由浓度梯度驱使自发地发生的一种过程，各组分的由浓度梯度驱使自发地发生的一种过程，各组分的由浓度梯度驱使自发地发生的一种过程，各组分的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，从而达微粒由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域，从而达微粒由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域，从而达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。到各处组分的均化。到各处组分的均化。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。不同物态的物料，其分子扩散的程度不同。不同物态的物料，其分子扩散的程度不同。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，不是靠分子聚合物的混合是高粘度熔体间的混合，不是靠分子聚合物的混合是高粘度熔体间的混合，不是靠分子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，可通扩散实现。但低分子组分在聚合物熔体中的混合，可通扩散实现。但低分子组分在聚合物熔体中的混合，可通扩散实现。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。过分子扩散实现。过分子扩散实现。过分子扩散实现。混合物料的状态与分子扩散程度的关系混合物料的状态与分子扩散程度的关系 混合物料的状态混合物料的状态混合物料的状态混合物料的状态 分子扩散的程度分子扩散的程度分子扩散的程度分子扩散的程度气体与气体间的混合气体与气体间的混合气体与气体间的混合气体与气体间的混合 较快地、自发地进行较快地、自发地进行较快地、自发地进行较快地、自发地进行低粘度液体与低粘度液体间的混合低粘度液体与低粘度液体间的混合低粘度液体与低粘度液体间的混合低粘度液体与低粘度液体间的混合 也能较显著地进行也能较显著地进行也能较显著地进行也能较显著地进行 低粘度液体与固体间的混合低粘度液体与固体间的混合低粘度液体与固体间的混合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高粘度液体与高粘度液体间的混合高粘度液体与高粘度液体间的混合高粘度液体与高粘度液体间的混合 不显著，较困难进行不显著，较困难进行不显著，较困难进行不显著，较困难进行 高粘度液体与固体间的混合高粘度液体与固体间的混合高粘度液体与固体间的混合高粘度液体与固体间的混合 固体与固体间的混合固体与固体间的混合固体与固体间的混合固体与固体间的混合 极慢，很难进行极慢，很难进行极慢，很难进行极慢，很难进行涡流扩散涡流扩散（紊流扩散）紊流扩散的必要前提是体系粘度很低，或物料运动紊流扩散的必要前提是体系粘度很低，或物料运动紊流扩散的必要前提是体系粘度很低，或物料运动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的速度很高，达到紊流的程度。由于高分子熔体或浓溶的速度很高，达到紊流的程度。由于高分子熔体或浓溶的速度很高，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。液粘度很高，要达到紊流，必须有很高的流速。液粘度很高，要达到紊流，必须有很高的流速。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，聚合物熔体的流速很高时，剪切速率一定也很高，聚合物熔体的流速很高时，剪切速率一定也很高，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，聚合物会造成聚合物降解，成型加工中不允许。因此，聚合物会造成聚合物降解，成型加工中不允许。因此，聚合物会造成聚合物降解，成型加工中不允许。因此，聚合物加工中通常很少发生涡流扩散。加工中通常很少发生涡流扩散。加工中通常很少发生涡流扩散。加工中通常很少发生涡流扩散。体积扩散（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流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置流体质点、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向另一个空间位置的运动，两种或多种组分在相互占有向另一个空间位置的运动，两种或多种组分在相互占有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。的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。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。在聚合物加工中，体积扩散占支配地位。在聚合物加工中，体积扩散占支配地位。在聚合物加工中，体积扩散占支配地位。体积对流混合体积对流混合体积对流混合体积对流混合 （可发生在固体物料间，或液体物料间）（可发生在固体物料间，或液体物料间）（可发生在固体物料间，或液体物料间）（可发生在固体物料间，或液体物料间）体积扩散体积扩散体积扩散体积扩散 层流对流混合层流对流混合层流对流混合层流对流混合 （主要发生在液体物料间）（主要发生在液体物料间）（主要发生在液体物料间）（主要发生在液体物料间）混合机理混合机理2、混合过程要素混合过程要素混合的目的：混合的目的：使使原原来来两两种种或或两两种种以以上上各各自自均均匀匀分分散散的的物物料料从从一一种种物物料料按按照照可可接接受受的的概概率率分分布布到到另另一一种种物物料料中去，以便得到组成均匀的混合物。中去，以便得到组成均匀的混合物。混合的问题混合的问题 在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到物料所需在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到物料所需在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到物料所需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。的问题，同时，还要防止分散颗粒的凝聚趋势。的问题，同时，还要防止分散颗粒的凝聚趋势。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），这这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力），这这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力），这这样，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：种外加作用力主要起两个作用：种外加作用力主要起两个作用：种外加作用力主要起两个作用：（1 1）使物料发生形变和重新分布；）使物料发生形变和重新分布；）使物料发生形变和重新分布；）使物料发生形变和重新分布；（2 2）克服颗粒的凝聚。）克服颗粒的凝聚。）克服颗粒的凝聚。）克服颗粒的凝聚。粘性流体的混合要素粘性流体的混合要素 混合操作混合操作 混炼三要素混炼三要素 剪切剪切分流分流位置交换位置交换搅拌搅拌混合混合混炼混炼压缩压缩剪切剪切分配置换分配置换混炼三要素混炼三要素三者的关系：三者的关系：三者的关系：三者的关系：“分分分分布布布布”由由由由“置置置置换换换换（D D）”来来来来完完完完成；成；成；成；“剪剪剪剪切切切切（S S）”为为为为进进进进行行行行“置置置置换换换换（D D）”起辅助作用；起辅助作用；起辅助作用；起辅助作用；“压压压压缩缩缩缩（P P）”则则则则是是是是提提提提高高高高物物物物料料料料的的的的密密密密度度度度，为为为为提提提提高高高高“剪剪剪剪切切切切（S S）”速率起辅助作用。速率起辅助作用。速率起辅助作用。速率起辅助作用。二、二、二、二、混合的分类混合的分类混合的分类混合的分类1 1、按混合形式分类按混合形式分类按混合形式分类按混合形式分类 混合混合混合混合 基本的过程基本的过程基本的过程基本的过程 分散分散分散分散 非分散混合（简单混合）非分散混合（简单混合）非分散混合（简单混合）非分散混合（简单混合）混合混合混合混合 分散混合分散混合分散混合分散混合混合混合混合混合 指将两种或两种以上组分相互分布在各自指将两种或两种以上组分相互分布在各自指将两种或两种以上组分相互分布在各自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所占的空间中，即两种或多种组分所占空所占的空间中，即两种或多种组分所占空所占的空间中，即两种或多种组分所占空 间的最初分布情况发生变化。间的最初分布情况发生变化。间的最初分布情况发生变化。间的最初分布情况发生变化。分散分散分散分散 指混合中一种或多种组分的物理特性发生指混合中一种或多种组分的物理特性发生指混合中一种或多种组分的物理特性发生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，一些内部变化的过程，如颗粒尺寸变小，一些内部变化的过程，如颗粒尺寸变小，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。或溶于其他组分中等。或溶于其他组分中等。或溶于其他组分中等。（1 1）非分散混合）非分散混合）非分散混合）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在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒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。主要通过子初始尺寸的过程，称为非分散混合或简单混合。主要通过子初始尺寸的过程，称为非分散混合或简单混合。主要通过子初始尺寸的过程，称为非分散混合或简单混合。主要通过对流实现。对流实现。对流实现。对流实现。固固固固固固固固 分布性混合分布性混合分布性混合分布性混合。主要发生在。主要发生在。主要发生在。主要发生在 固液固液固液固液 液液液液液液液液非分散混合非分散混合非分散混合非分散混合 层状混合层状混合层状混合层状混合。主要发生在液液。主要发生在液液。主要发生在液液。主要发生在液液。（2 2）分散混合）分散混合）分散混合）分散混合 在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。面和提高混合物组分均匀性的混合过程。面和提高混合物组分均匀性的混合过程。面和提高混合物组分均匀性的混合过程。分散混合的目的：分散混合的目的：分散混合的目的：分散混合的目的：是把少组分的固体颗粒和液滴分散开来，成为最终粒子或是把少组分的固体颗粒和液滴分散开来，成为最终粒子或是把少组分的固体颗粒和液滴分散开来，成为最终粒子或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。允许的更小颗粒或液滴，并均匀地分布到多组分中。允许的更小颗粒或液滴，并均匀地分布到多组分中。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 2、按物料状态分类按物料状态分类按物料状态分类按物料状态分类（1 1）固体与固体混合固体与固体混合固体与固体混合固体与固体混合 主要是固体聚合物（粉状、粒状或片状）与其他固体组主要是固体聚合物（粉状、粒状或片状）与其他固体组主要是固体聚合物（粉状、粒状或片状）与其他固体组主要是固体聚合物（粉状、粒状或片状）与其他固体组分（如粉状添加剂）的混合。分（如粉状添加剂）的混合。分（如粉状添加剂）的混合。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。这种混合一般在正式成型前进行，属无规分布性混合。这种混合一般在正式成型前进行，属无规分布性混合。这种混合一般在正式成型前进行，属无规分布性混合。（2 2）液体与液体混合液体与液体混合液体与液体混合液体与液体混合 有两种情况：低粘度体系和高粘度体系。有两种情况：低粘度体系和高粘度体系。有两种情况：低粘度体系和高粘度体系。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、中间低粘度体系：参与混合的液体是低粘度的单体、中间低粘度体系：参与混合的液体是低粘度的单体、中间低粘度体系：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体或非聚合物添加剂，通常发生在单体或预聚体成型体或非聚合物添加剂，通常发生在单体或预聚体成型体或非聚合物添加剂，通常发生在单体或预聚体成型 中，以及液体添加剂的预混合。中，以及液体添加剂的预混合。中，以及液体添加剂的预混合。中，以及液体添加剂的预混合。高粘度体系：参与混合的是高粘度的聚合物熔体，如高粘度体系：参与混合的是高粘度的聚合物熔体，如高粘度体系：参与混合的是高粘度的聚合物熔体，如高粘度体系：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、聚合物与液两种或多种聚合物的并用（共混）体系、聚合物与液两种或多种聚合物的并用（共混）体系、聚合物与液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。体添加剂的熔融态混合等。体添加剂的熔融态混合等。体添加剂的熔融态混合等。（3 3）固体与液体混合）固体与液体混合）固体与液体混合）固体与液体混合 有两种形式：有两种形式：有两种形式：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液态添加剂与固态聚合物的掺混，主要发生在准备工艺阶液态添加剂与固态聚合物的掺混，主要发生在准备工艺阶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。段，此时固态聚合物不会在混合中熔融。段，此时固态聚合物不会在混合中熔融。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固态添加剂混到熔融态聚合物中，而固态添加剂不会在混固态添加剂混到熔融态聚合物中，而固态添加剂不会在混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），如填充剂和补强合中熔融（其熔点高于熔融混合温度），如填充剂和补强合中熔融（其熔点高于熔融混合温度），如填充剂和补强合中熔融（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。剂在聚合物中的混合就属这种情况。剂在聚合物中的混合就属这种情况。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合形式：聚合物加工中的主要混合形式：聚合物加工中的主要混合形式：聚合物加工中的主要混合形式：液液混合（共混）、液固混合（填充）液液混合（共混）、液固混合（填充）液液混合（共混）、液固混合（填充）液液混合（共混）、液固混合（填充）三、三、三、三、混合状态的判定混合状态的判定混合状态的判定混合状态的判定1 1、混合状态的直接判定混合状态的直接判定混合状态的直接判定混合状态的直接判定 直接对聚合物取样、观察、分析和判定。直接对聚合物取样、观察、分析和判定。直接对聚合物取样、观察、分析和判定。直接对聚合物取样、观察、分析和判定。NBR/PVC(70/30)混合状态的直接判定混合状态的直接判定 液体物料：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的液体物料：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的液体物料：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的液体物料：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的组成与整个物料的平均组成一致，或相差很小，说明混合效组成与整个物料的平均组成一致，或相差很小，说明混合效组成与整个物料的平均组成一致，或相差很小，说明混合效组成与整个物料的平均组成一致，或相差很小，说明混合效果好；反之，则差。果好；反之，则差。果好；反之，则差。果好；反之，则差。固体物料：要从物料的分散程度和混合物的均匀程度两固体物料：要从物料的分散程度和混合物的均匀程度两固体物料：要从物料的分散程度和混合物的均匀程度两固体物料：要从物料的分散程度和混合物的均匀程度两方面考察。方面考察。方面考察。方面考察。混混合合物物的的均均匀匀性性及及组组份份粒粒子子尺尺寸寸是是两两个个有有着着本本质质不不同同的衡量混合效果的指标。的衡量混合效果的指标。(a)、(b)粗分散的粗分散的 (c)、(d)细分散的细分散的(a)、(c)混合不好混合不好 (b)、(d)混合较好混合较好（1 1）均匀程度）均匀程度）均匀程度）均匀程度 指混合物中任何部位物料中，某一混入物所占的比率指混合物中任何部位物料中，某一混入物所占的比率指混合物中任何部位物料中，某一混入物所占的比率指混合物中任何部位物料中，某一混入物所占的比率与理论或总体比率的差别。与理论或总体比率的差别。与理论或总体比率的差别。与理论或总体比率的差别。应从不同部位取样分析，计算统计平均结果。平均结应从不同部位取样分析，计算统计平均结果。平均结应从不同部位取样分析，计算统计平均结果。平均结应从不同部位取样分析，计算统计平均结果。平均结果越接近理论或总体比率，混合的均匀程度越好。果越接近理论或总体比率，混合的均匀程度越好。果越接近理论或总体比率，混合的均匀程度越好。果越接近理论或总体比率，混合的均匀程度越好。生产实际中，由于混合、捏和和剪切的操作时间均很生产实际中，由于混合、捏和和剪切的操作时间均很生产实际中，由于混合、捏和和剪切的操作时间均很生产实际中，由于混合、捏和和剪切的操作时间均很短，给分析测定带来一定困难，较多的是凭实际操作经验短，给分析测定带来一定困难，较多的是凭实际操作经验短，给分析测定带来一定困难，较多的是凭实际操作经验短，给分析测定带来一定困难，较多的是凭实际操作经验和目测。和目测。和目测。和目测。（2 2）分散程度）分散程度）分散程度）分散程度 指混合物中各物料彼此分散的程度。指混合物中各物料彼此分散的程度。指混合物中各物料彼此分散的程度。指混合物中各物料彼此分散的程度。即：混合体系中各混入组分粒子在混合后的破碎程度。即：混合体系中各混入组分粒子在混合后的破碎程度。即：混合体系中各混入组分粒子在混合后的破碎程度。即：混合体系中各混入组分粒子在混合后的破碎程度。测定方法：一般采用测相邻同种物料之间的距离（测定方法：一般采用测相邻同种物料之间的距离（测定方法：一般采用测相邻同种物料之间的距离（测定方法：一般采用测相邻同种物料之间的距离（r r）。）。）。）。分散程度越好分散程度越好 各物料的分散粒子越小各物料的分散粒子越小 分散粒子的体积（分散粒子的体积（V）越小越小 分散粒子的表面积（分散粒子的表面积（S）越大越大 而分散粒子的体积与表面积有如下关系：而分散粒子的体积与表面积有如下关系：3V r=S 因此，因此，r 越小，分散程度越好。越小，分散程度越好。2 2、混合状态的间接判定混合状态的间接判定混合状态的间接判定混合状态的间接判定 检测制品或试样的物理性能、力学性能和化学性能等，检测制品或试样的物理性能、力学性能和化学性能等，检测制品或试样的物理性能、力学性能和化学性能等，检测制品或试样的物理性能、力学性能和化学性能等，间接地判断多组分体系的混合状态，这些性能往往与混合物间接地判断多组分体系的混合状态，这些性能往往与混合物间接地判断多组分体系的混合状态，这些性能往往与混合物间接地判断多组分体系的混合状态，这些性能往往与混合物的混合状态密切相关。的混合状态密切相关。的混合状态密切相关。的混合状态密切相关。T Tg g 表征并用（共混）聚合物混合状态很好的指标。表征并用（共混）聚合物混合状态很好的指标。表征并用（共混）聚合物混合状态很好的指标。表征并用（共混）聚合物混合状态很好的指标。力学性能力学性能力学性能力学性能 填充聚合物材料混合状态的间接表征因填充聚合物材料混合状态的间接表征因填充聚合物材料混合状态的间接表征因填充聚合物材料混合状态的间接表征因素。素。素。素。第二节第二节 混合设备混合设备一、混合设备的分类一、混合设备的分类一、混合设备的分类一、混合设备的分类 间歇式间歇式间歇式间歇式 分布式分布式分布式分布式操作方式操作方式操作方式操作方式 混合过程特征混合过程特征混合过程特征混合过程特征 连续式连续式连续式连续式 分散式分散式分散式分散式 1 1、间歇式和连续式、间歇式和连续式、间歇式和连续式、间歇式和连续式 间歇式混合设备：混合过程是不连续的。间歇式混合设备：混合过程是不连续的。间歇式混合设备：混合过程是不连续的。间歇式混合设备：混合过程是不连续的。混合过程三个主要步骤：投料、混炼、卸料，周而复始。混合过程三个主要步骤：投料、混炼、卸料，周而复始。混合过程三个主要步骤：投料、混炼、卸料，周而复始。混合过程三个主要步骤：投料、混炼、卸料，周而复始。典型设备：捏合机、开炼机、密炼机等。典型设备：捏合机、开炼机、密炼机等。典型设备：捏合机、开炼机、密炼机等。典型设备：捏合机、开炼机、密炼机等。连续式混合设备：混合过程是连续的。连续式混合设备：混合过程是连续的。连续式混合设备：混合过程是连续的。连续式混合设备：混合过程是连续的。典型设备：如单、双螺杆挤出机、典型设备：如单、双螺杆挤出机、典型设备：如单、双螺杆挤出机、典型设备：如单、双螺杆挤出机、FCMFCM连续混炼机连续混炼机连续混炼机连续混炼机等等等等 。2 2、分布式和分散式、分布式和分散式、分布式和分散式、分布式和分散式分布混合分布混合分布混合分布混合设备：具有使混合物中组分扩散、位置更换、形设备：具有使混合物中组分扩散、位置更换、形设备：具有使混合物中组分扩散、位置更换、形设备：具有使混合物中组分扩散、位置更换、形 成各组分在混合物中浓度趋于均匀的能力，成各组分在混合物中浓度趋于均匀的能力，成各组分在混合物中浓度趋于均匀的能力，成各组分在混合物中浓度趋于均匀的能力，即具有分布混合的能力。即具有分布混合的能力。即具有分布混合的能力。即具有分布混合的能力。分布混合分布混合分布混合分布混合作用：通过对物料的搅动、翻转、推拉作用使物作用：通过对物料的搅动、翻转、推拉作用使物作用：通过对物料的搅动、翻转、推拉作用使物作用：通过对物料的搅动、翻转、推拉作用使物 料中各组分发生位置更换。对于熔体则可料中各组分发生位置更换。对于熔体则可料中各组分发生位置更换。对于熔体则可料中各组分发生位置更换。对于熔体则可 使其产生大的剪切应变和拉伸应变，增大使其产生大的剪切应变和拉伸应变，增大使其产生大的剪切应变和拉伸应变，增大使其产生大的剪切应变和拉伸应变，增大 组分的界面面积以及配位作用。组分的界面面积以及配位作用。组分的界面面积以及配位作用。组分的界面面积以及配位作用。代表性设备：有重力混合器、气动混合器及一般用于干混代表性设备：有重力混合器、气动混合器及一般用于干混代表性设备：有重力混合器、气动混合器及一般用于干混代表性设备：有重力混合器、气动混合器及一般用于干混 合的中、低强度混合器等。合的中、低强度混合器等。合的中、低强度混合器等。合的中、低强度混合器等。分散混合分散混合设备：主要具有使混合物中组分粒度减小，设备：主要具有使混合物中组分粒度减小，即具有分散混合的能力。即具有分散混合的能力。分散混合分散混合作用：设备主要通过向物料施加剪切力、挤作用：设备主要通过向物料施加剪切力、挤 压力而达到分散目的。压力而达到分散目的。代表性设备：开炼机、密炼机等。代表性设备：开炼机、密炼机等。二、间歇混合设备二、间歇混合设备二、间歇混合设备二、间歇混合设备 静式混合设备静式混合设备静式混合设备静式混合设备 滚筒类混合设备滚筒类混合设备滚筒类混合设备滚筒类混合设备 转子类混合设备转子类混合设备转子类混合设备转子类混合设备 间歇式混合最主要设备是间歇式混合最主要设备是间歇式混合最主要设备是间歇式混合最主要设备是开炼机与密炼机开炼机与密炼机开炼机与密炼机开炼机与密炼机，从结构角，从结构角，从结构角，从结构角度来看，应属于转子类混合器。度来看，应属于转子类混合器。度来看，应属于转子类混合器。度来看，应属于转子类混合器。间歇混合设备间歇混合设备间歇混合设备间歇混合设备1、高速混合机、高速混合机2、开炼机、开炼机3、密炼机、密炼机密炼机密炼机三、连续混合设备三、连续混合设备三、连续混合设备三、连续混合设备2 2、双螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双螺杆挤出机双螺杆挤出机双螺杆挤出机双螺杆挤出机双螺杆挤出机3 3、行星螺杆挤出机、行星螺杆挤出机、行星螺杆挤出机、行星螺杆挤出机 图图图图5-175-17（P164P164）是生产透明是生产透明是生产透明是生产透明PVCPVC片材的理想片材的理想片材的理想片材的理想混炼设备，具有啮合次数高、热交混炼设备，具有啮合次数高、热交混炼设备，具有啮合次数高、热交混炼设备，具有啮合次数高、热交换面积大、停留时间短、自洁性好、换面积大、停留时间短、自洁性好、换面积大、停留时间短、自洁性好、换面积大、停留时间短、自洁性好、塑化效率高的特点。塑化效率高的特点。塑化效率高的特点。塑化效率高的特点。4 4、FCMFCM连续混炼机连续混炼机连续混炼机连续混炼机 图图图图5-5-1818（P164P164）既既保保持持了了密密炼炼机机的的优优异异混混合合特特性性，又又使使其其转转变变为为连连续续工工作作，可可在在很很宽宽的的范范围围内内完完成成混混合任务。合任务。第三节第三节 橡胶的塑炼与混炼橡胶的塑炼与混炼橡胶准备工艺橡胶准备工艺橡胶准备工艺橡胶准备工艺 按照配方规定的比例，将生胶和配合按照配方规定的比例，将生胶和配合按照配方规定的比例，将生胶和配合按照配方规定的比例，将生胶和配合 剂混合均匀制成混炼胶。剂混合均匀制成混炼胶。剂混合均匀制成混炼胶。剂混合均匀制成混炼胶。生胶生胶生胶生胶 烘胶、切胶烘胶、切胶烘胶、切胶烘胶、切胶 塑炼（塑炼胶）塑炼（塑炼胶）塑炼（塑炼胶）塑炼（塑炼胶）提纯、粉碎、干燥提纯、粉碎、干燥提纯、粉碎、干燥提纯、粉碎、干燥 配合剂配合剂配合剂配合剂 配料配料配料配料 混炼（混炼胶）混炼（混炼胶）混炼（混炼胶）混炼（混炼胶）配制母料配制母料配制母料配制母料一、生胶的塑炼一、生胶的塑炼一、生胶的塑炼一、生胶的塑炼橡胶是强韧的高弹态高分子橡胶是强韧的高弹态高分子橡胶是强韧的高弹态高分子橡胶是强韧的高弹态高分子 解决的办法解决的办法解决的办法解决的办法 塑炼塑炼塑炼塑炼 成型加工需要柔软的塑性状态成型加工需要柔软的塑性状态成型加工需要柔软的塑性状态成型加工需要柔软的塑性状态 1 1、塑炼的目的、塑炼的目的、塑炼的目的、塑炼的目的 降低弹性，增加可塑性，获得流动性；降低弹性，增加可塑性，获得流动性；降低弹性，增加可塑性，获得流动性；降低弹性，增加可塑性，获得流动性；混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。2 2、塑炼原理、塑炼原理、塑炼原理、塑炼原理生胶塑炼的实质：橡胶分子断链，分子量降低。生胶塑炼的实质：橡胶分子断链，分子量降低。生胶塑炼的实质：橡胶分子断链，分子量降低。生胶塑炼的实质：橡胶分子断链，分子量降低。生胶塑炼的方法：生胶塑炼的方法：生胶塑炼的方法：生胶塑炼的方法：机械塑炼机械塑炼机械塑炼机械塑炼、化学塑炼、物理塑炼。、化学塑炼、物理塑炼。、化学塑炼、物理塑炼。、化学塑炼、物理塑炼。低温机械降解作用为主，氧起稳定游离基低温机械降解作用为主，氧起稳定游离基低温机械降解作用为主，氧起稳定游离基低温机械降解作用为主，氧起稳定游离基 机械机械机械机械 作用。作用。作用。作用。塑炼塑炼塑炼塑炼 高温自动氧化降解作用为主，机械作用强高温自动氧化降解作用为主，机械作用强高温自动氧化降解作用为主，机械作用强高温自动氧化降解作用为主，机械作用强 化橡胶与氧的接触。化橡胶与氧的接触。化橡胶与氧的接触。化橡胶与氧的接触。3 3、塑炼工艺、塑炼工艺、塑炼工艺、塑炼工艺 机械塑炼：在塑炼机上，通过机械力作用使橡胶断链。其中包机械塑炼：在塑炼机上，通过机械力作用使橡胶断链。其中包机械塑炼：在塑炼机上，通过机械力作用使橡胶断链。其中包机械塑炼：在塑炼机上，通过机械力作用使橡胶断链。其中包 含氧和摩擦作用使塑炼效果提高。含氧和摩擦作用使塑炼效果提高。含氧和摩擦作用使塑炼效果提高。含氧和摩擦作用使塑炼效果提高。化学塑炼：通过化学作用使橡胶分子断链，如加入塑解剂。化学塑炼：通过化学作用使橡胶分子断链，如加入塑解剂。化学塑炼：通过化学作用使橡胶分子断链，如加入塑解剂。化学塑炼：通过化学作用使橡胶分子断链，如加入塑解剂。（0.30.5%0.30.5%塑解剂，塑炼时间塑解剂，塑炼时间塑解剂，塑炼时间塑解剂，塑炼时间 30503050）物理塑炼：在橡胶中添加大量软化剂，减小分子之间的相互作物理塑炼：在橡胶中添加大量软化剂，减小分子之间的相互作物理塑炼：在橡胶中添加大量软化剂，减小分子之间的相互作物理塑炼：在橡胶中添加大量软化剂，减小分子之间的相互作 用力，增加分子活动能力。如各种充油橡胶。用力，增加分子活动能力。如各种充油橡胶。用力，增加分子活动能力。如各种充油橡胶。用力，增加分子活动能力。如各种充油橡胶。开炼机塑炼开炼机塑炼开炼机塑炼开炼机塑炼 机械塑炼机械塑炼机械塑炼机械塑炼 密炼机塑炼密炼机塑炼密炼机塑炼密炼机塑炼 螺杆塑炼机塑炼螺杆塑炼机塑炼螺杆塑炼机塑炼螺杆塑炼机塑炼二、胶料的混炼二、胶料的混炼二、胶料的混炼二、胶料的混炼 混炼混炼混炼混炼 将可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶与配合剂，在将可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶与配合剂，在将可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶与配合剂，在将可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶与配合剂，在一定的温度和机械力作用下混合均匀，制成性能均一、可供一定的温度和机械力作用下混合均匀，制成性能均一、可供一定的温度和机械力作用下混合均匀，制成性能均一、可供一定的温度和机械力作用下混合均匀，制成性能均一、可供成型的混炼胶的过程。成型的混炼胶的过程。成型的混炼胶的过程。成型的混炼胶的过程。混炼的任务混炼的任务混炼的任务混炼的任务 使各种配合剂都能均匀地分散在橡胶中。使各种配合剂都能均匀地分散在橡胶中。使各种配合剂都能均匀地分散在橡胶中。使各种配合剂都能均匀地分散在橡胶中。混炼的成品混炼的成品混炼的成品混炼的成品 混炼胶。混炼胶。混炼胶。混炼胶。1 1、混炼理论、混炼理论、混炼理论、混炼理论 混炼胶组份复杂，混炼理论在发展中。混炼胶组份复杂，混炼理论在发展中。混炼胶组份复杂，混炼理论在发展中。混炼胶组份复杂，混炼理论在发展中。（1 1）配合剂的性质与混炼工艺的关系）配合剂的性质与混炼工艺的关系）配合剂的性质与混炼工艺的关系）配合剂的性质与混炼工艺的关系 分散性、几何形状、分散性、几何形状、分散性、几何形状、分散性、几何形状、表面性质、表面性质、表面性质、表面性质、聚集体聚集体聚集体聚集体（2 2）结合橡胶与混炼工艺的关系）结合橡胶与混炼工艺的关系）结合橡胶与混炼工艺的关系）结合橡胶与混炼工艺的关系（3 3）混炼胶的结构）混炼胶的结构）混炼胶的结构）混炼胶的结构 混炼胶是一种具有复杂结构特性的胶态分散体。混炼胶是一种具有复杂结构特性的胶态分散体。混炼胶是一种具有复杂结构特性的胶态分散体。混炼胶是一种具有复杂结构特性的胶态分散体。2 2、混炼工艺、混炼工艺、混炼工艺、混炼工艺 混炼需借助强大机械力作用进行。混炼需借助强大机械力作用进行。混炼需借助强大机械力作用进行。混炼需借助强大机械力作用进行。混炼时加料顺序的基本原则：混炼时加料顺序的基本原则：混炼时加料顺序的基本原则：混炼时加料顺序的基本原则：先加塑炼胶（或具有一定可塑性的生胶）；先加塑炼胶（或具有一定可塑性的生胶）；后加用量少的、难分散的配合剂；后加用量少的、难分散的配合剂；再加用量多的、易分散的配合剂；再加用量多的、易分散的配合剂；最后加硫黄等硫化剂。最后加硫黄等硫化剂。混炼设备主要是开炼机和密炼机。混炼设备主要是开炼机和密炼机。混炼设备主要是开炼机和密炼机。混炼设备主要是开炼机和密炼机。（1 1）开炼机混炼）开炼机混炼）开炼机混炼）开炼机混炼橡胶开炼橡胶开炼（2 2）密炼机混炼）密炼机混炼）密炼机混炼）密炼机混炼 密炼机密炼机（3）连续混炼）连续混炼 用一种螺杆混炼机（传递式连续混炼机）进行混炼，用一种螺杆混炼机（传递式连续混炼机）进行混炼，可与压延、压出等后工序联动，便于实现自动化。可与压延、压出等后工序联动，便于实现自动化。橡胶挤出混炼橡胶挤出混炼3、混炼胶冷却、停放及质量检验、混炼胶冷却、停放及质量检验 强制冷却至强制冷却至3035以下。以下。停放的目的：应力松弛、配合剂继续分散均匀、橡胶停放的目的：应力松弛、配合剂继续分散均匀、橡胶与炭黑进一步相互作用。与炭黑进一步相互作用。快速检验：可塑度、硬度、密度、力学性能。快速检验：可塑度、硬度、密度、力学性能。第四节第四节 塑料的混合与塑化塑料的混合与塑化 单组分塑料单组分塑料单组分塑料单组分塑料塑料塑料塑料塑料 相互混合相互混合相互混合相互混合 多组分塑料多组分塑料多组分塑料多组分塑料 由成型前的准备工艺解决由成型前的准备工艺解决由成型前的准备工艺解决由成型前的准备工艺解决 混合均匀混合均匀混合均匀混合均匀 塑料成型前的准备工艺，又称塑料的配制，简称配料。塑料成型前的准备工艺，又称塑料的配制，简称配料。塑料成型前的准备工艺，又称塑料的配制，简称配料。塑料成型前的准备工艺，又称塑料的配制，简称配料。塑料的配制：塑料各组分相互混合，并尽可能成为均塑料