材料成型加工與工藝學(xué)-習(xí)題解答(6)

1、.1. 物料的混合有哪三種基本的運(yùn)動(dòng)形式? 聚合物成型時(shí)熔融物料的混合以哪一種運(yùn)動(dòng)形式為主? 為什么?i. 分子擴(kuò)散 ii. 渦流擴(kuò)散 iii. 體積擴(kuò)散 體積擴(kuò)散為主, 因?yàn)樗饕侵噶黧w質(zhì)點(diǎn)、液滴或固體粒子由系統(tǒng)的一個(gè)空間位置向另一空間位置的運(yùn)動(dòng), 或兩種或多種組分在相互占有的空間內(nèi)發(fā)生運(yùn)動(dòng),以期達(dá)到各組分的均布.對(duì)流混合通過兩種機(jī)理發(fā)生, 一種體積對(duì)流,另一種層流對(duì)流混合, 前者通過塞流對(duì)物料進(jìn)行體積重新排列, 而不需要物料連續(xù)變形, 這種重復(fù)的重新排列可以是無規(guī)的, 也可以是有序的. 在固體摻混機(jī)中混合式無規(guī)的, 而在靜態(tài)混合機(jī)的混合則是有序的. 而層流對(duì)流混合是通過層流而使物料變形,

2、 它發(fā)生在熔體之間的混合, 在固體粒子之間的混合不會(huì)發(fā)生層流混合. 層流混合中, 物料要受到剪切、伸長(拉伸)和擠壓(捏合).分子擴(kuò)散主要在與低分子的混合.在濃度梯度驅(qū)使下，各組分自發(fā)地由濃度較大的區(qū)域遷移到濃度較小的區(qū)域從而達(dá)到各處組分均化的一種擴(kuò)散形式。分子擴(kuò)散在氣體和低粘度液體中占支配地位。 在固體與固體間，分子擴(kuò)散作用是很小的。在聚合物加工中，熔體與熔體間分子擴(kuò)散極慢，無實(shí)際意義。但若參與混合的組分之一是低分子物質(zhì),則分子擴(kuò)散可能是一個(gè)重要因素。 渦流擴(kuò)散主要會(huì)造成聚合物的黏度提高導(dǎo)致混合時(shí)施予聚合物的剪切力要上升, 容易導(dǎo)致聚合物降解.由系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的紊流而實(shí)現(xiàn)的一種擴(kuò)散形式。在聚合物

3、加工中粘度高,而且要實(shí)現(xiàn)紊流，熔體的速度必須很高，勢(shì)必使熔體發(fā)生破裂，也會(huì)造成聚合物的降解，故很少發(fā)生渦旋擴(kuò)散。2. 什么是”非分散混合”, 什么是”分散混合”, 兩者各主要通過何種物料運(yùn)動(dòng)和混合操作來實(shí)現(xiàn)?Page 154非分散均勻的定義在混合中僅增加粒子在混合物中空間分布均勻性而不減小尺寸的過程稱為非分散均勻或簡單混合。 主要通過對(duì)流方式來實(shí)現(xiàn)的,可以通過塞流和不需要物料連續(xù)變形便發(fā)生簡單的體積重排和置換來達(dá)到混合。分散混合的定義: 將呈現(xiàn)出屈服點(diǎn)的物料混合在一起時(shí),要將它們分散開來，使結(jié)塊和液滴破裂。這種混合為分散混合。分散混合的目的是把少組分的固體顆粒和液相滴分散開來，成為最終粒子或允

4、許的更小顆?；虻?，并均勻地分布到多組分中。涉及少組分在變形粘性流體中的破裂問題。這是靠強(qiáng)迫混合物通過窄間隙而形成的高剪切區(qū)來完成的。對(duì)固體結(jié)塊來說，當(dāng)剪切對(duì)其形成的粘性拖曳在結(jié)塊內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力超過某個(gè)臨界值時(shí)，結(jié)塊就破裂。圖：分散混合時(shí)，發(fā)生的主要機(jī)械現(xiàn)象和流變現(xiàn)象示意圖-使聚合物和添加劑粉碎 -使粒狀和粉粒狀固體添加劑滲入聚合物中-分散-分布均化1-聚合物2，3-任何粒狀和粉狀固體添加劑3. 為什么評(píng)定固體物料的混合狀態(tài)時(shí)不僅要比較取樣中各組分的比率與總體比率的差異大小而且還要考察混合料的分散程度?Page 156158混合狀態(tài)的判定，有直接描述和間接描述兩種方法。 直接描述法:該法是直接對(duì)混

5、合物取樣，對(duì)其混合狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，觀察混合物形態(tài)結(jié)構(gòu)、各組分微粒的大小及分布情形。常用的檢測(cè)分析方法可以是視覺觀察法、聚團(tuán)計(jì)算法、光學(xué)顯微鏡法和電子顯微鏡法以及光電法。 1. 均勻程度指混得勻不勻，濃度變化大小如何，即分散相濃度分布是否均勻。2. 分散程度是指被分散物質(zhì)的破碎程度如何。破碎程度大，粒徑小，其分散度就高；反之，粒徑大，破碎度小，則分散得不好。間接描述法:是指不檢查混合物各組分的混合狀態(tài)，而是檢測(cè)與混合物的混合狀態(tài)密切相關(guān)的制品或試樣的物理性能、力學(xué)性能和化學(xué)性能等，間接地判斷多組分體系的混合狀態(tài)。 4. 溫度對(duì)生膠塑煉有何影響?為什么橡膠在115時(shí)塑煉效果最差?Page 167隨著

6、溫度升高, 生膠黏度下降, 塑煉時(shí)受到的作用力較小, 因而塑煉效果降低.在高溫塑煉時(shí)(110度以上), 雖然受到機(jī)械作用力下降, 但由于熱和氧的自動(dòng)催化氧化破壞作用隨著溫度升高而集劇增大, 大大加快了橡膠大分子的氧化降解速度, 塑煉效果也迅速增大.6. 何謂橡膠的混煉? 用開煉機(jī)和密煉機(jī)分別進(jìn)行混煉時(shí)應(yīng)控制的工藝條件有哪些? 有何影響?將塑煉后的生膠和配合劑混合均勻的過程。Page171173在橡膠工業(yè)中，最常用的塑煉方法有機(jī)械塑煉法和化學(xué)塑煉法。機(jī)械塑煉法所用的主要設(shè)備是開放式煉膠機(jī)、密閉式煉膠機(jī)和螺桿塑煉機(jī)?；瘜W(xué)塑煉法是在機(jī)械塑煉過程中加入化學(xué)藥品來提高塑煉效果的方法。開煉機(jī)塑煉時(shí)溫度一般

7、在80以下，屬于低溫機(jī)械混煉方法。密煉機(jī)和螺桿混煉機(jī)的排膠溫度在120以上，甚至高達(dá)160-180，屬于高溫機(jī)械混煉。幾種膠的塑煉特性：天然橡膠用開煉機(jī)塑煉時(shí)，輥筒溫度為30-40，時(shí)間約為15-20min；采用密煉機(jī)塑煉當(dāng)溫度達(dá)到120以上時(shí)，時(shí)間約為3-5min。丁苯橡膠的門尼粘度多在35-60之間，因此，丁苯橡膠也可不用塑煉，但是經(jīng)過塑煉后可以提高配合機(jī)的分散性順丁橡膠具有冷流性，缺乏塑煉效果。順丁膠的門尼粘度較低，可不用塑煉。氯丁橡膠得塑性大，塑煉前可薄通3-5次，薄通溫度在30-40。乙丙橡膠的分子主鏈?zhǔn)秋柡徒Y(jié)構(gòu)，塑煉難以引起分子的裂解，因此要選擇門尼粘度低的品種而不用塑煉。丁腈橡膠

8、可塑度小，韌性大，塑煉時(shí)生熱大。開煉時(shí)要采用低溫40以下、小輥距、低容量以及分段塑煉，這樣可以收到較好的效果。7. 何謂膠料混煉過程中產(chǎn)生的結(jié)合橡膠?生膠在塑煉時(shí)橡膠的大分子斷鏈生成自由基，這種情況在混煉時(shí)同樣會(huì)發(fā)生。在混煉過程中，橡膠分子斷鏈生成大分子自由基可以與炭黑粒子表面的活性部位結(jié)合，也可以與炭黑聚集體在混煉時(shí)被搓開所產(chǎn)生的具有較高活性的新生面結(jié)合，或者已與炭黑結(jié)合的橡膠又通過纏結(jié)或交聯(lián)結(jié)合更多的橡膠，形成一種不溶于橡膠溶劑的的產(chǎn)物(結(jié)合橡膠)。 11. 塑料的塑化與橡膠的塑煉兩者的目的和原理有何異同?塑料的塑化: 是使物料在溫度和剪切力的作用下熔融，獲得剪切混合的作用， 驅(qū)出其中的水分和揮發(fā)物， 使各組分的分散更趨均勻， 得到具有一定可塑性的均勻物料， 是分散混合過