混合与混炼讲稿.ppt

《混合与混炼讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混合与混炼讲稿.ppt（155页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于混合与混炼1第一页，讲稿共一百五十五页哦21.1.1.1共混目的和效果共混目的和效果 单一材料很难胜任人们对材料提出的要求，例如单一材料很难胜任人们对材料提出的要求，例如高强、高韧、功能性要求（阻燃、抗静电等）；而通高强、高韧、功能性要求（阻燃、抗静电等）；而通过聚合方法开发新产品需要大量的资金投入，新型共过聚合方法开发新产品需要大量的资金投入，新型共聚产品的开发需要几千万甚至上亿美金，而共混产品聚产品的开发需要几千万甚至上亿美金，而共混产品资金需要量则小得多。资金需要量则小得多。第二页，讲稿共一百五十五页哦3n目的和效果目的和效果n提高聚合物的使用性能提高聚合物的使用性能n改善聚合物的加

2、工性能改善聚合物的加工性能n降低成本降低成本第三页，讲稿共一百五十五页哦4提高聚合物的使用性能提高聚合物的使用性能nPVC/CPE共混体系共混体系PVC/MBS共混体系共混体系PVC 聚氯乙烯；聚氯乙烯；MBS 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物CPE 氯化聚乙烯氯化聚乙烯第四页，讲稿共一百五十五页哦5降低成本降低成本nABS/PVCABS（丙烯腈（丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物）；苯乙烯共聚物）；PVC 聚氯乙烯。聚氯乙烯。n13000元元/吨吨/7500元元/吨吨nPE（聚乙烯）（聚乙烯）/PA（尼龙）（尼龙）n12000元元/吨吨/40000元元/吨

3、吨第五页，讲稿共一百五十五页哦6改善聚合物的加工性能改善聚合物的加工性能nLLDPE/LDPEnLLDPE线性低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，LDPE 低密度聚乙烯低密度聚乙烯n丁基橡胶丁基橡胶/OPEn加工速度提高加工速度提高15nPVC增塑体系增塑体系nPVC润滑剂润滑剂第六页，讲稿共一百五十五页哦71.1.1.2共混方法共混方法n机械共混法机械共混法 采用共混设备进行混合采用共混设备进行混合 常用的设备如常用的设备如高速搅拌机、挤出机、密炼机、开炼机等。物理高速搅拌机、挤出机、密炼机、开炼机等。物理共混法、反应机械共混法。共混法、反应机械共混法。n液体共混法液体共混法 n溶剂法，首先找到

4、共溶剂溶剂法，首先找到共溶剂 例如例如HDPE/LDPE 甲苯作甲苯作为溶剂进行共混；为溶剂进行共混；PVC/NBR（丙烯腈（丙烯腈-丁二烯共聚丁二烯共聚橡胶）橡胶）四氢呋喃作为溶剂进行共混。四氢呋喃作为溶剂进行共混。n乳液法，聚合物乳液共混，共沉淀。乳液法，聚合物乳液共混，共沉淀。第七页，讲稿共一百五十五页哦8共聚共聚-共混法共混法n 接枝共聚共混法，嵌段共聚共混法接枝共聚共混法，嵌段共聚共混法 先制备一种聚合物，然后将其溶于另一先制备一种聚合物，然后将其溶于另一种单体中，形成均匀溶液再引发与第一种单体中，形成均匀溶液再引发与第一种聚合物发生接枝反应，形成共聚物。种聚合物发生接枝反应，形成共

5、聚物。例如，例如，ABS（丙烯腈（丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯）。苯乙烯）。以顺丁橡胶为骨架，将苯乙烯、丙烯腈以顺丁橡胶为骨架，将苯乙烯、丙烯腈接枝的方法，生产接枝的方法，生产ABS。第八页，讲稿共一百五十五页哦9互穿网络聚合物制备技术互穿网络聚合物制备技术(IPN)(IPN)n 所谓互穿网络技术是先制备一种交所谓互穿网络技术是先制备一种交联聚合物，将其在含有活化剂和交联剂联聚合物，将其在含有活化剂和交联剂的第二种聚合物单体中溶胀，然后再进的第二种聚合物单体中溶胀，然后再进行聚合。行聚合。第九页，讲稿共一百五十五页哦10n 例如例如(聚丙烯酸乙酯），丙烯酸乙酯交聚丙烯酸乙酯），丙烯酸乙酯交联剂

6、为二甲基丙烯酸四甘醇酯经光引发生成联剂为二甲基丙烯酸四甘醇酯经光引发生成交联交联PEA，用苯乙烯溶胀，再将苯乙烯聚，用苯乙烯溶胀，再将苯乙烯聚合交联，即得到合交联，即得到PS/PEA互穿网络聚合物。环互穿网络聚合物。环氧树脂氧树脂/聚氨酯互穿网络聚合物。聚氨酯互穿网络聚合物。第十页，讲稿共一百五十五页哦11聚氨酯聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物环氧树脂互穿网络聚合物 加入少量的环氧树脂加入少量的环氧树脂(5份份)时，产生了复合损耗因子峰值，而随着时，产生了复合损耗因子峰值，而随着环氧树脂含量的增加，每个体系的复合损耗因子峰值所对应温度趋向一环氧树脂含量的增加，每个体系的复合损耗因子峰值所对应温度

7、趋向一个定值。从宏观来看，聚氨酯组分和环氧组分形成了均相产物。个定值。从宏观来看，聚氨酯组分和环氧组分形成了均相产物。(1学时学时)第十一页，讲稿共一百五十五页哦121.1.2 共混的基本概念共混的基本概念n1.1.2.1共混物的组成及共混比表示方法共混物的组成及共混比表示方法na 基体树脂基体树脂100份，其它组分的重量分数份，其它组分的重量分数n例如：例如：PVC 100 n 稳定剂稳定剂 5 n 润滑剂润滑剂 1 n 抗冲改性剂抗冲改性剂 8n 填料填料 10 n再如：再如：HDPE 100 发泡剂发泡剂 2 交联剂交联剂 0.2这种表示共混物组成的这种表示共混物组成的方法很适合工业化生

8、产，方法很适合工业化生产，主要是因为聚合物一般主要是因为聚合物一般为为2525公斤一个包装，所公斤一个包装，所以比较便于计量。以比较便于计量。第十二页，讲稿共一百五十五页哦13橡胶配方例橡胶配方例NR/SBR配方例配方例(天然橡胶天然橡胶/丁苯橡胶）丁苯橡胶）NR+SBR 100NR/SBR 70/30炭黑炭黑 50S 1.5（硫化剂）（硫化剂）TT 0.3（硫化促进剂）（硫化促进剂）CZ 1.0（硫化促进剂）（硫化促进剂）第十三页，讲稿共一百五十五页哦14b b 质量分数质量分数对于双组分对于双组分m1,m2分别为第一组分和第二组分的质量分别为第一组分和第二组分的质量w1,w2分别为第一组分

9、和第二组分的质量分数分别为第一组分和第二组分的质量分数第十四页，讲稿共一百五十五页哦15uc 体积分数体积分数u对于双组分对于双组分V1,V2分别为第一组分和第二组分的体积分别为第一组分和第二组分的体积1,2分别为第一组分和第二组分的体积分数分别为第一组分和第二组分的体积分数添加型导电高分子材料，添加型导电高分子材料，其中永久抗静电剂碳黑其中永久抗静电剂碳黑必须达到一定的体积分必须达到一定的体积分数，材料才能导电。数，材料才能导电。第十五页，讲稿共一百五十五页哦16nd d 摩尔分数摩尔分数n对于双组分对于双组分x1,x2分别为第一组分和第二组分的摩尔数分别为第一组分和第二组分的摩尔数n1,n

10、2分别为第一组分和第二组分的摩尔分数分别为第一组分和第二组分的摩尔分数第十六页，讲稿共一百五十五页哦171.1.2.2 共混物的均匀性与分散程度共混物的均匀性与分散程度l均匀性均匀性 是指被分散物质在共混体内浓度分布的均一性，是指被分散物质在共混体内浓度分布的均一性，或者说分散相浓度变化的大小。或者说分散相浓度变化的大小。a ba a 均匀性差均匀性差 b b 均匀性好均匀性好第十七页，讲稿共一百五十五页哦18n分散程度分散程度 n是指被分散物质破碎程度如何，或者说分散是指被分散物质破碎程度如何，或者说分散相在基体树脂中的破碎程度，一般用分散相相在基体树脂中的破碎程度，一般用分散相的平均粒径和

11、分布来表示。的平均粒径和分布来表示。第十八页，讲稿共一百五十五页哦19平均算术直径平均算术直径平均面积直径平均面积直径第十九页，讲稿共一百五十五页哦20a b分散相平均粒径接近，但分布不同的共混物分散相平均粒径接近，但分布不同的共混物a a 粒径分布宽粒径分布宽 b b 粒径分布窄粒径分布窄第二十页，讲稿共一百五十五页哦21分散相平均粒径分布示意图分散相平均粒径分布示意图第二十一页，讲稿共一百五十五页哦22橡胶塑料增韧橡胶塑料增韧d橡胶含量高，材料的强度就会降低如橡胶含量高，材料的强度就会降低如何尽量降低橡胶的用量，使材料的韧何尽量降低橡胶的用量，使材料的韧性提高？性提高？dc 临界距离临界距

12、离第二十二页，讲稿共一百五十五页哦231.1.3聚合物共混物的形态结构聚合物共混物的形态结构n概念：概念：n相相 共混体系中具有相同物理性质和化学性共混体系中具有相同物理性质和化学性质的任何均匀部分称为相。质的任何均匀部分称为相。n连续相连续相 共混物中连续而不间断的相称为连续共混物中连续而不间断的相称为连续相。相。n分散相分散相 间断而分散在连续相中的组分称为分间断而分散在连续相中的组分称为分散相。散相。第二十三页，讲稿共一百五十五页哦24n聚合物共混物形态结构的基本特征：聚合物共混物形态结构的基本特征：n 一种聚合物组分（作为分散相）分散于一种聚合物组分（作为分散相）分散于另一种聚合物组分

13、（基体）中，或者两组分另一种聚合物组分（基体）中，或者两组分构成的两相以相互贯穿的连续形式存在。聚构成的两相以相互贯穿的连续形式存在。聚合物共混物两相（分散相和基体）之间一般合物共混物两相（分散相和基体）之间一般存在相互浸润的过渡层，称为界面层，它对存在相互浸润的过渡层，称为界面层，它对共混物的性能起着十分重要的作用。共混物的性能起着十分重要的作用。第二十四页，讲稿共一百五十五页哦25界面层的形成界面层的形成两相相互接触，两种聚合物大分子链之间两相相互接触，两种聚合物大分子链之间的相互扩散。的相互扩散。界面层的作用界面层的作用两相之间的粘合，传递应力。两相之间的粘合，传递应力。第二十五页，讲稿

14、共一百五十五页哦26界面层的厚度界面层的厚度界面层厚度约为数十埃至数百埃，界面层厚度约为数十埃至数百埃，根据根据Helfand理论，当分子量很大时，理论，当分子量很大时，l=2（k/12）1/2 式中：式中：k常数，常数，12相互作用参数，相互作用参数，12=（12）2/RT基体相基体相分散相分散相界面界面第二十六页，讲稿共一百五十五页哦271.1.3.1非结晶聚合物共混物的形态结构非结晶聚合物共混物的形态结构n单连续结构单连续结构n两相互锁或交错结构两相互锁或交错结构n两相连续（双连续）结构两相连续（双连续）结构第二十七页，讲稿共一百五十五页哦28n单连续结构单连续结构n分散相结构分散相结构

15、 球形球形 层片状层片状 不规则不规则 细胞状细胞状羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂（球形）羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂（球形）第二十八页，讲稿共一百五十五页哦29分散相为层片状分散相为层片状 第二十九页，讲稿共一百五十五页哦30分散相为不规则形状（分散相为不规则形状（HIPS)第三十页，讲稿共一百五十五页哦31分散相为细胞状分散相为细胞状第三十一页，讲稿共一百五十五页哦32n两相交锁或交错结构（两相共连续）两相交锁或交错结构（两相共连续）n包括层片状结构和互锁结构包括层片状结构和互锁结构n嵌段共聚物中易产生这种结构嵌段共聚物中易产生这种结构SBS(丁二烯含丁二烯含量量60）的）的TEM照片照片第三十二页

16、，讲稿共一百五十五页哦33n两相连续结构两相连续结构n聚合物网络相互贯穿，整个聚合物形成一个交织聚合物网络相互贯穿，整个聚合物形成一个交织的网络，两个相都是连续的。一般出现在互穿网的网络，两个相都是连续的。一般出现在互穿网络聚合物中。络聚合物中。聚丁二烯聚丁二烯/聚苯乙聚苯乙烯电镜照片烯电镜照片第三十三页，讲稿共一百五十五页哦34n结构表征方法结构表征方法n透射电镜法透射电镜法 分散相进行染色分散相进行染色 或者刻蚀的方法或者刻蚀的方法n扫描电镜扫描电镜 刻蚀的方法镀金刻蚀的方法镀金n光学显微镜光学显微镜n相差显微镜相差显微镜第三十四页，讲稿共一百五十五页哦35对于非晶聚合物共混材料对于非晶聚

17、合物共混材料 大量的研究结果表明：在大多数情况下呈大量的研究结果表明：在大多数情况下呈现单连续结构，现单连续结构，也称也称“海岛海岛”结构。连续相结构。连续相称为称为“海相海相”，分散相称为，分散相称为“岛相岛相”。连续相。连续相体现材料的基本性能，如拉伸强度等，而分散体现材料的基本性能，如拉伸强度等，而分散相对共混物的某些性能如阻隔性、冲击强度等相对共混物的某些性能如阻隔性、冲击强度等贡献明显。贡献明显。第三十五页，讲稿共一百五十五页哦36郭宝华等MBS对聚碳酸酯的增韧作用及其增韧机理的探讨,橡塑技术与装备,2006,32(7)：2327(1学时学时)其中黑色颗粒为 OsO4 染色的 MBS

18、。由图可知，低螺杆转速下 MBS 小颗粒形成聚集体，一簇一簇的分散在 PC 基体中。高螺杆转速下 MBS 颗粒聚集体小于低螺杆转速下 MBS颗粒聚集体尺寸。第三十六页，讲稿共一百五十五页哦371.1.3.2含结晶聚合物共混物的形态结构含结晶聚合物共混物的形态结构n共混物中某一组分为结晶聚合物共混物中某一组分为结晶聚合物n共混物中两相均为结晶聚合物共混物中两相均为结晶聚合物第三十七页，讲稿共一百五十五页哦38n共混物中某一组分为结晶聚合物共混物中某一组分为结晶聚合物a bc d晶粒分晶粒分散在非散在非晶区中晶区中球晶分散球晶分散在非晶区在非晶区中中非晶相非晶相分散于分散于球晶中球晶中相畴较大相畴

19、较大非晶相分非晶相分散在球晶散在球晶中中第三十八页，讲稿共一百五十五页哦39n共混物中两相均为结晶聚合物共混物中两相均为结晶聚合物a b共混后原来结晶的两种材料形成非晶态的共混体系共混后原来结晶的两种材料形成非晶态的共混体系a 为相容性好时形态；为相容性好时形态；b为相容性不好时形态为相容性不好时形态PBT/PET熔融共混熔融共混 发生酯交换形成嵌段共聚物发生酯交换形成嵌段共聚物第三十九页，讲稿共一百五十五页哦40c d共混后两结晶聚合物分别结晶共混后两结晶聚合物分别结晶,两种晶体分散在非晶态中两种晶体分散在非晶态中n共混物中两相均为结晶聚合物共混物中两相均为结晶聚合物第四十页，讲稿共一百五十

20、五页哦41e fn共混物中两相均为结晶聚合物共混物中两相均为结晶聚合物共混后两结晶聚合物分别形成球晶共混后两结晶聚合物分别形成球晶 e 球晶中有非晶区球晶中有非晶区 f 共结晶共结晶第四十一页，讲稿共一百五十五页哦42对于结晶聚合物共混材料对于结晶聚合物共混材料 应依据制品对材料性能的要求决定其结构。应依据制品对材料性能的要求决定其结构。如要求高强、高耐热、耐冲击的共混材料，最如要求高强、高耐热、耐冲击的共混材料，最好形成一相为连续的晶体，而另一项分散在其好形成一相为连续的晶体，而另一项分散在其中，或两相形成共晶结构。如何对两相形成共中，或两相形成共晶结构。如何对两相形成共晶结构进行表征？晶结

21、构进行表征？例如例如LLDPE/LDPE。第四十二页，讲稿共一百五十五页哦431.4共混原则共混原则聚合物共混聚合物共混聚合物与填充增强剂的共混聚合物与填充增强剂的共混第四十三页，讲稿共一百五十五页哦44聚合物共混聚合物共混p相容性原则相容性原则p流变学原则流变学原则p表面张力原则表面张力原则p分子扩散动力学原则分子扩散动力学原则第四十四页，讲稿共一百五十五页哦45n相容性原则相容性原则n根据热力学第二定律，两种化合物等温混合时根据热力学第二定律，两种化合物等温混合时自由能变化自由能变化热焓变化热焓变化熵变化熵变化n混合才能自动发生。混合才能自动发生。第四十五页，讲稿共一百五十五页哦46混合物

22、摩尔混合物摩尔体积体积组分组分1的溶解的溶解度参数度参数组分组分2的溶解度参的溶解度参数数溶解度参数为单位体积内聚能密度的平方根溶解度参数为单位体积内聚能密度的平方根第四十六页，讲稿共一百五十五页哦47密度摩尔吸引常数或者G-凝聚能常数链节相对分子量聚合物溶解度参数计算方法聚合物溶解度参数计算方法第四十七页，讲稿共一百五十五页哦48第四十八页，讲稿共一百五十五页哦49第四十九页，讲稿共一百五十五页哦50第五十页，讲稿共一百五十五页哦51第五十一页，讲稿共一百五十五页哦52组分组分1的分子数的分子数组分组分1的体积分数的体积分数组分组分2的分子数的分子数组分组分2的体积分数的体积分数波尔兹曼常数

23、波尔兹曼常数第五十二页，讲稿共一百五十五页哦53很小很小第五十三页，讲稿共一百五十五页哦54第五十四页，讲稿共一百五十五页哦55聚合物相容性的判断聚合物相容性的判断注意上式溶解度参数的单位是注意上式溶解度参数的单位是 (cal/cm(cal/cm3 3)1/2 1/2，如换，如换算成（算成（J/cmJ/cm3 3)1/2 1/2，则应乘以，则应乘以2.042.04，为：，为：第五十五页，讲稿共一百五十五页哦56对于不相容聚合物如何进行共混对于不相容聚合物如何进行共混添加增容剂的方法添加增容剂的方法增容剂分类增容剂分类非反应型非反应型反应型反应型第五十六页，讲稿共一百五十五页哦57非反应型增容剂

24、：对于聚合物非反应型增容剂：对于聚合物A、B二者相容二者相容性差，其增容剂为性差，其增容剂为A与与B的接枝或嵌段共聚物。的接枝或嵌段共聚物。例例PP/PE（EPDM)。此外，此外，A与与C（与（与B相容性好）聚合物相容性好）聚合物PS/PVDF(PS/PMMA嵌段共聚物嵌段共聚物)、D（与（与A相容性好）与相容性好）与E（与（与B相容性好）聚合物（相容性好）聚合物（SAN/SBR 聚丁二烯聚丁二烯与与PMMA共聚物共聚物)。聚偏二聚偏二氟乙烯氟乙烯第五十七页，讲稿共一百五十五页哦58EVA-g-MAH作为作为EVA/PA的反应增容剂的反应增容剂(1学时）学时）第五十八页，讲稿共一百五十五页哦5

25、9n流变学原则流变学原则n 等粘点或等粘区原则：组成共混体等粘点或等粘区原则：组成共混体系的聚合物的粘度越接近，越能混合均系的聚合物的粘度越接近，越能混合均匀。除了分子结构因素外，聚合物的粘匀。除了分子结构因素外，聚合物的粘度受到剪切速率和温度的影响。度受到剪切速率和温度的影响。第五十九页，讲稿共一百五十五页哦60平板平板V2压力压力压力压力e剪切速率剪切速率剪切粘度剪切粘度聚合物聚合物剪切应力剪切应力平板平板V1第六十页，讲稿共一百五十五页哦61聚合物的熔体粘度聚合物的熔体粘度聚合物的熔体粘度聚合物的熔体粘度毛细管流变曲线毛细管流变曲线第六十一页，讲稿共一百五十五页哦62n表面张力相近原则表

26、面张力相近原则n 为使聚合物之间有足够的粘结力，两相间应有良为使聚合物之间有足够的粘结力，两相间应有良好的接触和相互浸润作用。两相之间的浸润状况取决好的接触和相互浸润作用。两相之间的浸润状况取决于两相间的表面张力差。聚合物之间的表面张力差越于两相间的表面张力差。聚合物之间的表面张力差越小，聚合物分子之间越容易扩散，两相间的粘结强度小，聚合物分子之间越容易扩散，两相间的粘结强度越高，共混物的性能越优良。越高，共混物的性能越优良。第六十二页，讲稿共一百五十五页哦63材料的表面张力材料的表面张力第六十三页，讲稿共一百五十五页哦64n分子扩散动力学原则分子扩散动力学原则n 即分子链段渗透相近原则。当两

27、种聚合物相即分子链段渗透相近原则。当两种聚合物相互接触时，会发生链段之间的相互扩散。若两种互接触时，会发生链段之间的相互扩散。若两种聚合物大分子具有相近的活动性，则两种大分子聚合物大分子具有相近的活动性，则两种大分子的链段就以相近的速度相互扩散，形成模糊的界的链段就以相近的速度相互扩散，形成模糊的界面层，界面层的厚度越宽，共混物的性能越好。面层，界面层的厚度越宽，共混物的性能越好。第六十四页，讲稿共一百五十五页哦65聚合物与填充增强剂的共混聚合物与填充增强剂的共混n聚合物填充增强剂体系的相态结构聚合物填充增强剂体系的相态结构n填料与聚合物的相容性填料与聚合物的相容性n填充剂粒径对聚合物性能的影

28、响填充剂粒径对聚合物性能的影响第六十五页，讲稿共一百五十五页哦66 多数纤维状、颗粒状填料填充的聚合物共混物，多数纤维状、颗粒状填料填充的聚合物共混物，其微观相态为聚合物呈连续相，填料为分散相。连其微观相态为聚合物呈连续相，填料为分散相。连续相与分散相之间有一界面层，两相通过界面层结续相与分散相之间有一界面层，两相通过界面层结合在一起。界面层间的作用力强，粘合性好，则增合在一起。界面层间的作用力强，粘合性好，则增强效果明显。强效果明显。聚合物填充增强剂体系的相态结构聚合物填充增强剂体系的相态结构第六十六页，讲稿共一百五十五页哦67n纤维增强聚合物纤维增强聚合物n纤维品种纤维品种:玻璃纤维、碳纤

29、维、尼龙纤维、玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维、硼纤维、芳纶纤维等。硼纤维、芳纶纤维等。n从性能价格上比较，目前国内外主要使从性能价格上比较，目前国内外主要使用玻璃纤维增强聚合物。用玻璃纤维增强聚合物。第六十七页，讲稿共一百五十五页哦68n玻璃纤维的表面有机修饰玻璃纤维的表面有机修饰n偶联剂：例如硅烷，原理：利用硅烷的烷氧基偶联剂：例如硅烷，原理：利用硅烷的烷氧基与玻璃纤维表面的羟基反应，玻璃纤维表面形与玻璃纤维表面的羟基反应，玻璃纤维表面形成接枝有机物，大大提高了玻纤与聚合物的粘成接枝有机物，大大提高了玻纤与聚合物的粘接强度。接强度。n反应增容：采用反应增容的方法也取得了一定的进展。反应增容：采用

30、反应增容的方法也取得了一定的进展。如用如用HDPE-g-MAH，EAA增容。增容。第六十八页，讲稿共一百五十五页哦69玻璃纤维的偶联剂修饰玻璃纤维的偶联剂修饰第六十九页，讲稿共一百五十五页哦70HDPE-g-MAH与碳酸钙反应增容机理与碳酸钙反应增容机理填料的反应增容机理填料的反应增容机理第七十页，讲稿共一百五十五页哦71n无机填料填充增强无机填料填充增强n为了改善聚合物的刚性，常使用许多无为了改善聚合物的刚性，常使用许多无机物和有机物填充在聚合物中，如碳酸机物和有机物填充在聚合物中，如碳酸钙、云母、滑石粉等。钙、云母、滑石粉等。n改性工艺通常采用一步法或二步法改性工艺通常采用一步法或二步法n

31、一步法：所谓一步法即将聚合物与填料、一步法：所谓一步法即将聚合物与填料、改性剂通过混合均匀后，通过双螺杆挤改性剂通过混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒后即得到改性产品。出机挤出造粒后即得到改性产品。第七十一页，讲稿共一百五十五页哦72n二步法二步法n 即聚合物与改性母粒混合后通过造即聚合物与改性母粒混合后通过造粒得到改性产品。粒得到改性产品。n 采用填充改性后的产品可显著提高采用填充改性后的产品可显著提高材料的拉伸屈服强度、弯曲模量，降低材料的拉伸屈服强度、弯曲模量，降低成型收缩率，但材料的粘度增加，在加成型收缩率，但材料的粘度增加，在加工过程中需要提高加工温度，材料的表工过程中需要提高加工

32、温度，材料的表观质量也会下降。观质量也会下降。第七十二页，讲稿共一百五十五页哦73 除了填料的表面化学活性对高聚物的填充补强除了填料的表面化学活性对高聚物的填充补强效果明显外，粒径的大小也起重要作用。如纳米效果明显外，粒径的大小也起重要作用。如纳米级的碳酸钙、纳米级粘土级的碳酸钙、纳米级粘土(其粒子尺寸等无机填其粒子尺寸等无机填料对塑料的增强、增韧效果非常明显。料对塑料的增强、增韧效果非常明显。填料粒径填料粒径1m；对聚合物方有补强效果；对聚合物方有补强效果；平均粒径平均粒径 10m；很难作为聚合物的填料；平很难作为聚合物的填料；平均粒径在均粒径在110m之间的填料，只能起增容之间的填料，只能

33、起增容作用。作用。填充剂粒径的影响填充剂粒径的影响第七十三页，讲稿共一百五十五页哦74目数目数粒度粒度,m,m目数目数粒度粒度,m,m目数目数粒度粒度,m,m5390014010416001010200017089180081611902007420006.5208402306125005.5257102705330005305903254435004.5355004003840003.4404204603050002.7453505402660002.5502976502170001.25602508001980178900151001501100131201241300111 1学时学时第

34、七十四页，讲稿共一百五十五页哦751.1.5共混体系的类型及特征共混体系的类型及特征n固体固体/固体混合固体混合 n固体聚合物与其它固体组分的混合固体聚合物与其它固体组分的混合(体积扩散体积扩散,对流对流混合机理混合机理)。n液体液体/液体混合液体混合n主要是小分子液体与聚合物及聚合物熔体进行混主要是小分子液体与聚合物及聚合物熔体进行混合合(分子扩散机理、体积扩散机理对流混合机理）。分子扩散机理、体积扩散机理对流混合机理）。n固体固体/液体混合液体混合n聚合物熔体与固体添加剂，三个步骤：润湿、分聚合物熔体与固体添加剂，三个步骤：润湿、分散、均化。散、均化。第七十五页，讲稿共一百五十五页哦76润

35、湿润湿剪切分散剪切分散均化均化第七十六页，讲稿共一百五十五页哦771.1.6共混过程要求共混过程要求n混炼的要素：剪切、分配置换、压缩、混炼的要素：剪切、分配置换、压缩、拉伸、聚集。拉伸、聚集。第七十七页，讲稿共一百五十五页哦78剪切应力剪切应力分散相与连分散相与连续介质的粘续介质的粘度比度比界面张力系数界面张力系数液珠直径液珠直径聚合物临界破碎条件聚合物临界破碎条件第七十八页，讲稿共一百五十五页哦79第七十九页，讲稿共一百五十五页哦80分流、合并和置换分流、合并和置换 利用器壁，对流动进行分流，即在流道中利用器壁，对流动进行分流，即在流道中设置剪切片，进行分流。分流后，有的在流动设置剪切片，

36、进行分流。分流后，有的在流动下游再合并为原状态，有的在各分流束内循环下游再合并为原状态，有的在各分流束内循环流动后再合并，有的在各分流束进行相对位置流动后再合并，有的在各分流束进行相对位置交换后再合并，还有上述几种过程一起作用的交换后再合并，还有上述几种过程一起作用的情况。情况。第八十页，讲稿共一百五十五页哦81a b相邻两股束流分流后合并时距离尽量远，才能实相邻两股束流分流后合并时距离尽量远，才能实现置换的作用。现置换的作用。分流、合并和置换示意图分流、合并和置换示意图第八十一页，讲稿共一百五十五页哦821.2混合与混炼设备混合与混炼设备n混合与混炼工艺的区别混合与混炼工艺的区别n 前者物料

37、的分散通常不受外界压力作前者物料的分散通常不受外界压力作用，物料的状态也不产生变化；而后者物用，物料的状态也不产生变化；而后者物料是在挤压的状态进行的，当物料承受外料是在挤压的状态进行的，当物料承受外力作用时，不仅密度提高，而且产生剪切力作用时，不仅密度提高，而且产生剪切流动，这样可以增强对物料的剪切作用，流动，这样可以增强对物料的剪切作用，提高分散效果。提高分散效果。第八十二页，讲稿共一百五十五页哦83n1.2.1初混合设备初混合设备n物料在非熔融状态下（粉料、粒料、液体物料在非熔融状态下（粉料、粒料、液体添加剂）进行混合所用的设备。添加剂）进行混合所用的设备。n主要有：转鼓式混合机、螺带混

38、合机、主要有：转鼓式混合机、螺带混合机、nZ型捏合机、高速混合机。型捏合机、高速混合机。第八十三页，讲稿共一百五十五页哦84转鼓式混合机转鼓式混合机组成：传动装置、混组成：传动装置、混合室合室原理：物料在粘结及物原理：物料在粘结及物料与侧壁间的摩擦力作料与侧壁间的摩擦力作用下随鼓升起，离心力用下随鼓升起，离心力使物料与侧壁间的压力使物料与侧壁间的压力增加，摩擦力增大。升增加，摩擦力增大。升到一定高度，在重力作到一定高度，在重力作用下，落到低部，实现用下，落到低部，实现物料的物料的分配置换分配置换。第八十四页，讲稿共一百五十五页哦85n操作工艺操作工艺n转速：转速：3-30r/minn填充率：填

39、充率太小，影响生产效率。填填充率：填充率太小，影响生产效率。填充率太大时，物料流动分布区间受到限制，充率太大时，物料流动分布区间受到限制，置换和对流区域减小，不利于混合效果。置换和对流区域减小，不利于混合效果。对于粉状物料，填充率对于粉状物料，填充率0.3-0.4；对于粒状物；对于粒状物料，填充率料，填充率0.7-0.8。第八十五页，讲稿共一百五十五页哦86螺带式混合机螺带式混合机组成：传动装置、组成：传动装置、螺带、混合室（带螺带、混合室（带有加热冷却套）。有加热冷却套）。混合机理：双螺带的混合机理：双螺带的旋转使物料轴向运动旋转使物料轴向运动方向相反，实现轴向方向相反，实现轴向的的分配置换

40、分配置换。卧式双螺带混合机卧式双螺带混合机第八十六页，讲稿共一百五十五页哦87原理原理：在螺带运动下，将在螺带运动下，将物料沿壁提起，在物料沿壁提起，在两筒相交处进行交两筒相交处进行交错混合，实现错混合，实现分配置分配置换。剪切作用。换。剪切作用。立式双螺带混合机立式双螺带混合机第八十七页，讲稿共一百五十五页哦88Z型混合机型混合机组成：组成：双转子、混合室、驱动双转子、混合室、驱动装置。装置。原理：原理：相交式（同速）、相切相交式（同速）、相切式（具有速比式（具有速比1.5:1、2:1、3:1)相交式利于物料的分布置换，相交式利于物料的分布置换，同向旋转相切式剪切速率更同向旋转相切式剪切速率

41、更大。转子与混合室之间的间大。转子与混合室之间的间隙较小。隙较小。第八十八页，讲稿共一百五十五页哦89第八十九页，讲稿共一百五十五页哦90高速混合机高速混合机第九十页，讲稿共一百五十五页哦91高速混合机高速混合机组成：组成：搅拌装置、传动装置、搅拌装置、传动装置、挡板、机筒。挡板、机筒。原理：原理：在搅拌装置（快速叶在搅拌装置（快速叶轮）的作用下，物料沿筒壁轮）的作用下，物料沿筒壁上升，上升到一定高度在重上升，上升到一定高度在重力作用下落下，然后循环上力作用下落下，然后循环上述过程，实现重叠和置换。述过程，实现重叠和置换。剪切产生的热量使塑料升温，剪切产生的热量使塑料升温，有利于增塑剂的吸收和

42、润滑有利于增塑剂的吸收和润滑剂的熔化。剂的熔化。一般具有快速和慢速两档。一般具有快速和慢速两档。生产中一般配有热混合机和生产中一般配有热混合机和冷混合机。规格：以体积计冷混合机。规格：以体积计，如如GH 100。1 1学时学时第九十一页，讲稿共一百五十五页哦921.2.2混炼设备混炼设备n开炼机n密炼机n连续混炼机第九十二页，讲稿共一百五十五页哦93开炼机开炼机n开放式炼胶机和开放式炼塑机，属间歇开放式炼胶机和开放式炼塑机，属间歇设备。设备。n结构：辊筒、轴承、机架、横梁、传动结构：辊筒、轴承、机架、横梁、传动装置、润滑装置、加热冷却装置、紧急装置、润滑装置、加热冷却装置、紧急制动装置。制动装

43、置。n用途：塑炼、混炼、塑化等用途：塑炼、混炼、塑化等n规格型号：前辊筒工作部分直径规格型号：前辊筒工作部分直径后辊筒后辊筒工作部分直径工作部分直径辊筒工作部分长度辊筒工作部分长度第九十三页，讲稿共一百五十五页哦94工作原理工作原理第九十四页，讲稿共一百五十五页哦95接触角接触角第九十五页，讲稿共一百五十五页哦96密炼机密炼机n1.密炼机的基本结构密炼机的基本结构n密炼机主要由密炼机主要由5个部分和个部分和5个系统组成。个系统组成。5个部分是密炼室；转子及密封装置；加个部分是密炼室；转子及密封装置；加料及压料机构；卸料机构；传动装置；料及压料机构；卸料机构；传动装置；机座。机座。5个系统是：加

44、热冷却系统；气动个系统是：加热冷却系统；气动控制系统；液压传动系统；润滑系统；控制系统；液压传动系统；润滑系统；电控系统。电控系统。第九十六页，讲稿共一百五十五页哦97n2.用途和种类用途和种类n橡胶的塑炼，橡胶的混炼，制备塑炼胶或混炼橡胶的塑炼，橡胶的混炼，制备塑炼胶或混炼胶。塑料的混炼、塑化胶。塑料的混炼、塑化 。n密炼机的分类，一般可分成下列几种：密炼机的分类，一般可分成下列几种：n按机器工作方式分为：间歇式和连续式密炼按机器工作方式分为：间歇式和连续式密炼机；机；n按密炼机的结构分为：整体翻转式、前后组按密炼机的结构分为：整体翻转式、前后组合式、上下开放式三种；合式、上下开放式三种；第

45、九十七页，讲稿共一百五十五页哦98n按转子的转速分为：慢速密炼机（转子转速在按转子的转速分为：慢速密炼机（转子转速在20r/min20r/min以下）、中速密炼机（转子转速在以下）、中速密炼机（转子转速在30r/min30r/min左左右）和快速密炼机（转子转速在右）和快速密炼机（转子转速在40r/min40r/min以上），此外以上），此外还有双速、变速密炼机等；还有双速、变速密炼机等；n按卸料方式分为侧面卸料和下面卸料，按卸料按卸料方式分为侧面卸料和下面卸料，按卸料门结构又有滑动式和摆动式；门结构又有滑动式和摆动式；n按转子的横截面几何形状分有三角形、圆筒型和椭按转子的横截面几何形状分有三

46、角形、圆筒型和椭圆型密炼机；圆型密炼机；n按上顶栓对被加工物料施加的压力分为：低压、高按上顶栓对被加工物料施加的压力分为：低压、高压和变压三类。压和变压三类。第九十八页，讲稿共一百五十五页哦99 工艺过程工艺过程第九十九页，讲稿共一百五十五页哦100工作原理工作原理第一百页，讲稿共一百五十五页哦101连续混炼机双阶挤出机连续混炼机双阶挤出机第一百零一页，讲稿共一百五十五页哦102第一百零二页，讲稿共一百五十五页哦103FCM 混炼机（连续混炼机）混炼机（连续混炼机）第一百零三页，讲稿共一百五十五页哦104传递式混炼挤出机传递式混炼挤出机第一百零四页，讲稿共一百五十五页哦105行星螺杆挤出机行星

47、螺杆挤出机第一百零五页，讲稿共一百五十五页哦106FMVX混炼机组（混合、排气、挤出机组）混炼机组（混合、排气、挤出机组）加实验加实验2 2学时学时第一百零六页，讲稿共一百五十五页哦1071.3高分子材料的混合及混炼工艺高分子材料的混合及混炼工艺n高分子材料的混合和混炼过程高分子材料的混合和混炼过程n高分子材料的混合和混炼工艺高分子材料的混合和混炼工艺第一百零七页，讲稿共一百五十五页哦108n1.3.1高分子材料的混合和混炼过程高分子材料的混合和混炼过程n1.3.1.1橡胶的塑炼和混炼橡胶的塑炼和混炼n橡胶加工工艺过程橡胶加工工艺过程 塑炼混炼硫化塑炼混炼硫化n分子结构的变化：高分子量的生胶低

48、分子分子结构的变化：高分子量的生胶低分子n量塑炼胶加入橡胶助剂变成网状结构橡量塑炼胶加入橡胶助剂变成网状结构橡n胶制品。胶制品。赋予橡胶制品良好的弹性和强度。赋予橡胶制品良好的弹性和强度。第一百零八页，讲稿共一百五十五页哦109na a塑炼塑炼n目的目的n塑炼机理塑炼机理n评价方法评价方法n影响因素影响因素第一百零九页，讲稿共一百五十五页哦110塑炼的目的塑炼的目的n什么是塑炼？什么是塑炼？n 对橡胶进行加工，使橡胶由弹性状态变为可塑性状态，对橡胶进行加工，使橡胶由弹性状态变为可塑性状态，使橡胶具有可塑性的过程称为塑炼。使橡胶具有可塑性的过程称为塑炼。n塑炼的目的塑炼的目的n 降低橡胶的弹性，

49、使生胶具有一定的可塑性和降低橡胶的弹性，使生胶具有一定的可塑性和流动性，满足工艺要求。流动性，满足工艺要求。第一百一十页，讲稿共一百五十五页哦111橡胶塑炼的方法橡胶塑炼的方法低温塑炼（低温塑炼（110以下以下）高温塑炼（高温塑炼（110以上以上）第一百一十一页，讲稿共一百五十五页哦112橡胶低温塑炼机理（橡胶低温塑炼机理（110110以下）自由基链式反应以下）自由基链式反应自由基是由于机械力的作用导致分子链断裂而产生的自由基是由于机械力的作用导致分子链断裂而产生的第一百一十二页，讲稿共一百五十五页哦113高温塑炼机理（高温塑炼机理（110110以上以上)自由基是由于橡胶分子链的氧化而产生的自

50、由基是由于橡胶分子链的氧化而产生的缺氧时的交联缺氧时的交联不稳定形成不稳定形成分子量较小分子量较小的橡胶分子的橡胶分子链链第一百一十三页，讲稿共一百五十五页哦114塑炼程度的评价塑炼程度的评价n1.1.门尼粘度门尼粘度n 橡胶的门尼粘度在橡胶的门尼粘度在6060以下可塑性较大，不用塑以下可塑性较大，不用塑炼，门尼粘度大于炼，门尼粘度大于6060，需要塑炼。，需要塑炼。n 不同制品及加工方法对门尼粘度的要求不同。涂不同制品及加工方法对门尼粘度的要求不同。涂胶、擦胶可塑性较大。胶、擦胶可塑性较大。n2.2.可塑度可塑度n 控制可塑度来保证各种工艺所用塑炼胶的可塑控制可塑度来保证各种工艺所用塑炼胶的