第四章 高分子材料的混合與制備

1、第四章第四章 高分子材料混合與制備高分子材料混合與制備 高分子材料是以高分子化合物為主體，加高分子材料是以高分子化合物為主體，加上其它添加劑組成的多相復(fù)合體系。上其它添加劑組成的多相復(fù)合體系。 加入其它物料的目的：加入其它物料的目的： 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 改善成型工藝性能改善成型工藝性能 降低成本降低成本 由于高分子材料由多種組分組成，因此在由于高分子材料由多種組分組成，因此在成型前必須要將各種組分相互混合，制成合適成型前必須要將各種組分相互混合，制成合適形態(tài)的物料再進(jìn)行成型加工，這一過(guò)程稱為混形態(tài)的物料再進(jìn)行成型加工，這一過(guò)程稱為混合，又稱為配料。合，又

2、稱為配料。高分子材料成型加工前的準(zhǔn)備工藝高分子材料成型加工前的準(zhǔn)備工藝為何需要在成型前進(jìn)行準(zhǔn)備？為何需要在成型前進(jìn)行準(zhǔn)備？ 不同的成型工藝，對(duì)原料的形態(tài)有不同的要求不同的成型工藝，對(duì)原料的形態(tài)有不同的要求 塑料制品：粒狀、粉狀、片狀、液狀、糊狀等塑料制品：粒狀、粉狀、片狀、液狀、糊狀等 橡膠制品：混煉膠團(tuán)、片狀膠條等橡膠制品：混煉膠團(tuán)、片狀膠條等 各種配合劑需要進(jìn)行預(yù)處理各種配合劑需要進(jìn)行預(yù)處理 聚合物原料在貯存、運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)造成性質(zhì)變聚合物原料在貯存、運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)造成性質(zhì)變 劣或混入雜質(zhì)，需要在成型前進(jìn)行預(yù)處理劣或混入雜質(zhì)，需要在成型前進(jìn)行預(yù)處理 聚合物與不同的配合劑需要在成型前進(jìn)行有效聚合

3、物與不同的配合劑需要在成型前進(jìn)行有效 混合混合 成型加工的物料必須經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量成型加工的物料必須經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量4.1 混合與分散理論混合與分散理論4.1.1 混合機(jī)理混合機(jī)理 混合是一種操作，是一個(gè)過(guò)程，是一種趨混合是一種操作，是一個(gè)過(guò)程，是一種趨向于減少混合物非均勻性的操作，是在整個(gè)系向于減少混合物非均勻性的操作，是在整個(gè)系統(tǒng)的全部體積內(nèi)各組分在其基本單元沒(méi)有發(fā)生統(tǒng)的全部體積內(nèi)各組分在其基本單元沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)變化的情況下的細(xì)化和分布過(guò)程。本質(zhì)變化的情況下的細(xì)化和分布過(guò)程。 擴(kuò)散擴(kuò)散4.1.1 混合機(jī)理混合機(jī)理混合的基本運(yùn)動(dòng)形式混合的基本運(yùn)動(dòng)形式分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散體積擴(kuò)散體積擴(kuò)散渦流擴(kuò)散渦流擴(kuò)散分子

4、擴(kuò)散分子擴(kuò)散由濃度梯度驅(qū)使自發(fā)地發(fā)生的一由濃度梯度驅(qū)使自發(fā)地發(fā)生的一個(gè)過(guò)程，各組分的微粒由濃度較大的區(qū)域遷個(gè)過(guò)程，各組分的微粒由濃度較大的區(qū)域遷移到濃度較小的區(qū)域，從而達(dá)到各組分的均移到濃度較小的區(qū)域，從而達(dá)到各組分的均化。如低分子組分在聚合物熔體中的混合。化。如低分子組分在聚合物熔體中的混合。 擴(kuò)散擴(kuò)散體積擴(kuò)散體積擴(kuò)散流體質(zhì)點(diǎn)、液滴或固體粒子由系流體質(zhì)點(diǎn)、液滴或固體粒子由系統(tǒng)的一個(gè)空間位置向另一個(gè)空間位置的運(yùn)動(dòng)，統(tǒng)的一個(gè)空間位置向另一個(gè)空間位置的運(yùn)動(dòng)，兩種或多種組分在相互占有的空間內(nèi)發(fā)生運(yùn)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)到各組分的均勻分布。在聚合物動(dòng)，以期達(dá)到各組分的均勻分布

5、。在聚合物加工中，體積擴(kuò)散占支配地位。加工中，體積擴(kuò)散占支配地位。體積擴(kuò)散體積擴(kuò)散體積對(duì)流混合體積對(duì)流混合層流對(duì)流混合層流對(duì)流混合（主要發(fā)生在液體物料間）（主要發(fā)生在液體物料間）（可發(fā)生在固體物料間，或液體物料間）（可發(fā)生在固體物料間，或液體物料間） 擴(kuò)散擴(kuò)散渦流擴(kuò)散渦流擴(kuò)散渦流擴(kuò)散的必要前提是體系粘度渦流擴(kuò)散的必要前提是體系粘度很低，或物料運(yùn)動(dòng)的速度很高，達(dá)到紊流的很低，或物料運(yùn)動(dòng)的速度很高，達(dá)到紊流的程度。由于高分子熔體或濃溶液粘度很高，程度。由于高分子熔體或濃溶液粘度很高，要達(dá)到紊流，必須有很高的流速。聚合物加要達(dá)到紊流，必須有很高的流速。聚合物加工中通常很少發(fā)生渦流擴(kuò)散。工中通常很少發(fā)

6、生渦流擴(kuò)散。 混合過(guò)程要素混合過(guò)程要素混合的目的混合的目的 使原來(lái)兩種或兩種以上各自均勻分散的物使原來(lái)兩種或兩種以上各自均勻分散的物料中物料按照可接受的概率分布到另一種物料料中物料按照可接受的概率分布到另一種物料中去，以便得到組成均勻的混合物。中去，以便得到組成均勻的混合物?；旌系膯?wèn)題混合的問(wèn)題 如沒(méi)有分子運(yùn)動(dòng)和分子擴(kuò)散，要達(dá)到物料的如沒(méi)有分子運(yùn)動(dòng)和分子擴(kuò)散，要達(dá)到物料的良好擴(kuò)散，混合就變成物料發(fā)生形變和重新分布良好擴(kuò)散，混合就變成物料發(fā)生形變和重新分布的問(wèn)題，同時(shí)，還要防止分散顆粒的凝聚趨勢(shì)。的問(wèn)題，同時(shí)，還要防止分散顆粒的凝聚趨勢(shì)。 混合過(guò)程要素混合過(guò)程要素 這樣，混合就需要外加力的作用（

7、主要是剪這樣，混合就需要外加力的作用（主要是剪切力），這種外加作用力主要起兩個(gè)作用：切力），這種外加作用力主要起兩個(gè)作用： 使物料發(fā)生形變和重新分布使物料發(fā)生形變和重新分布 克服顆粒的凝聚克服顆粒的凝聚粘性流體的混合物要素粘性流體的混合物要素剪切剪切分流分流位置交換位置交換 混合過(guò)程要素混合過(guò)程要素混合操作混合操作攪拌攪拌混合混合混煉混煉混煉三要素混煉三要素壓縮壓縮剪切剪切分配置換分配置換混煉三要素的關(guān)系混煉三要素的關(guān)系“分布分布”由由“置換置換” 來(lái)完成來(lái)完成“剪切剪切”為進(jìn)行為進(jìn)行“置置 換換”起輔助作用起輔助作用“壓縮壓縮”則是提高物則是提高物 料的密度，為提高料的密度，為提高 “ “剪

8、切剪切”速率起輔助速率起輔助 作用作用置換（置換（D）剪切（）剪切（S）壓縮（）壓縮（P） 在聚合物混合過(guò)程中，混合機(jī)理包括了如下在聚合物混合過(guò)程中，混合機(jī)理包括了如下作用：作用： 混合過(guò)程要素混合過(guò)程要素剪切剪切分流、合分流、合并和置換并和置換 擠壓擠壓（壓縮）（壓縮）拉伸拉伸聚集聚集 混合過(guò)程要素混合過(guò)程要素 影響這些作用在同一個(gè)混合過(guò)程中所處地位影響這些作用在同一個(gè)混合過(guò)程中所處地位的因素：混合的最終目的、物料的狀態(tài)、溫度、的因素：混合的最終目的、物料的狀態(tài)、溫度、壓力、速度等。壓力、速度等。 剪切剪切 圖圖 剪切力作用下立方體的變形剪切力作用下立方體的變形 剪切剪切 將高粘度分散相的粒

9、子或凝聚體分散于其它將高粘度分散相的粒子或凝聚體分散于其它分散介質(zhì)中。分散介質(zhì)中。 高分子材料在擠出機(jī)內(nèi)的混合過(guò)程主要是靠高分子材料在擠出機(jī)內(nèi)的混合過(guò)程主要是靠剪切作用來(lái)達(dá)到的，螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)物料在螺槽和料剪切作用來(lái)達(dá)到的，螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)物料在螺槽和料筒間所受到的剪切作用，可設(shè)想為在兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)筒間所受到的剪切作用，可設(shè)想為在兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的平行板之間進(jìn)行。的平行板之間進(jìn)行。 剪切剪切 提高剪切混合效果：提高剪切速度，改變剪提高剪切混合效果：提高剪切速度，改變剪切速度方向。切速度方向。 分流、合并和置換分流、合并和置換 利用器壁，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流，即在流體的流利用器壁，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流，即在流體的流道中設(shè)置突起

10、狀或隔板狀的剪切片，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行道中設(shè)置突起狀或隔板狀的剪切片，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流。分流。 擠壓擠壓 當(dāng)物料被壓縮時(shí)，物料內(nèi)部會(huì)發(fā)生流動(dòng)，產(chǎn)當(dāng)物料被壓縮時(shí)，物料內(nèi)部會(huì)發(fā)生流動(dòng)，產(chǎn)生由于壓縮而引起的流動(dòng)剪切，這是由于壓縮使生由于壓縮而引起的流動(dòng)剪切，這是由于壓縮使物料密度增大，剪切時(shí)剪應(yīng)力作用大而引起的。物料密度增大，剪切時(shí)剪應(yīng)力作用大而引起的。 拉伸拉伸 拉伸作用所起的混合效果，主要是拉伸使物拉伸作用所起的混合效果，主要是拉伸使物料產(chǎn)生變形，減小料層厚度，增加界面。料產(chǎn)生變形，減小料層厚度，增加界面。 聚集聚集 聚集是混合分散的逆過(guò)程，它是指已破碎的聚集是混合分散的逆過(guò)程，它是指已破碎的分散相在熱運(yùn)

11、動(dòng)和微粒間相互作用下，重新聚集分散相在熱運(yùn)動(dòng)和微粒間相互作用下，重新聚集在一起的過(guò)程。對(duì)混合而言，聚集是應(yīng)該避免的。在一起的過(guò)程。對(duì)混合而言，聚集是應(yīng)該避免的。 混合的分類混合的分類 按混合的形式分類按混合的形式分類基本混合基本混合混合混合分散分散非分散混合（簡(jiǎn)單混合）非分散混合（簡(jiǎn)單混合）分散混合分散混合 混合的分類混合的分類混合混合將兩種或兩種以上組分相互分布在各自所將兩種或兩種以上組分相互分布在各自所占的空間中，即兩種或多種組分所占空間的最初占的空間中，即兩種或多種組分所占空間的最初分布情況發(fā)生變化。分布情況發(fā)生變化。非分散混合非分散混合在混合中僅增加粒子在混合物中的在混合中僅增加粒子在

12、混合物中的分布均勻性而不減小粒子初始尺寸的過(guò)程。主要分布均勻性而不減小粒子初始尺寸的過(guò)程。主要通過(guò)對(duì)流實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)流實(shí)現(xiàn)。分散分散混合中一種或多種組分的物理特性發(fā)生一混合中一種或多種組分的物理特性發(fā)生一些內(nèi)部變化的過(guò)程。如顆粒尺寸變小，或溶于其些內(nèi)部變化的過(guò)程。如顆粒尺寸變小，或溶于其它組分中等。它組分中等。 混合的分類混合的分類分散混合分散混合在混合過(guò)程中發(fā)生粒子尺寸減小到極在混合過(guò)程中發(fā)生粒子尺寸減小到極限值，同時(shí)增加相界面并提高混合物組分均勻性限值，同時(shí)增加相界面并提高混合物組分均勻性的混合過(guò)程。的混合過(guò)程。非分散混合非分散混合分布性混合：主要發(fā)生在分布性混合：主要發(fā)生在固固固固固固液液

13、液液液液層狀混合：主要發(fā)生在液層狀混合：主要發(fā)生在液液間液間 這一個(gè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)少組分在變形粘性流體這一個(gè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)少組分在變形粘性流體中破裂，這種過(guò)程是靠強(qiáng)迫混合物通過(guò)窄間隙而中破裂，這種過(guò)程是靠強(qiáng)迫混合物通過(guò)窄間隙而形成的高剪切區(qū)來(lái)完成任務(wù)的。形成的高剪切區(qū)來(lái)完成任務(wù)的。 混合的分類混合的分類 是將少組分的固體顆粒和液滴分散開(kāi)來(lái)，成是將少組分的固體顆粒和液滴分散開(kāi)來(lái)，成為最終粒子或允許的更小顆?；蛞旱?，并均勻地為最終粒子或允許的更小顆?；蛞旱?，并均勻地分布到多組分中。分布到多組分中。 分散混合的目的：分散混合的目的： 混合的分類混合的分類分散混合過(guò)程所發(fā)生的物理、機(jī)械和化學(xué)作用分散混合過(guò)

14、程所發(fā)生的物理、機(jī)械和化學(xué)作用 把較大的添加劑團(tuán)聚體和聚合物團(tuán)塊破碎為把較大的添加劑團(tuán)聚體和聚合物團(tuán)塊破碎為適合的較小的粒子；適合的較小的粒子； 在剪切熱和傳導(dǎo)熱的作用下，使聚合物熔融，在剪切熱和傳導(dǎo)熱的作用下，使聚合物熔融，以降低聚合物粘度；以降低聚合物粘度； 粉狀或液狀的較少粒子組分克服聚合物的內(nèi)粉狀或液狀的較少粒子組分克服聚合物的內(nèi)聚能，滲入到聚合物內(nèi)部；聚能，滲入到聚合物內(nèi)部； 使較少粒子組分分散，即在剪應(yīng)力作用下，使較少粒子組分分散，即在剪應(yīng)力作用下，把添加劑聚集體或團(tuán)聚體的尺寸減小到形成聚集把添加劑聚集體或團(tuán)聚體的尺寸減小到形成聚集體之前的初始粒子的最小尺寸；體之前的初始粒子的最小

15、尺寸； 固相最終粒子的分布均化，使粒子發(fā)生位移，固相最終粒子的分布均化，使粒子發(fā)生位移，從而提高物料的熵或無(wú)規(guī)程度、隨機(jī)性均勻性。從而提高物料的熵或無(wú)規(guī)程度、隨機(jī)性均勻性。分散混合過(guò)程所發(fā)生的物理、機(jī)械和化學(xué)作用分散混合過(guò)程所發(fā)生的物理、機(jī)械和化學(xué)作用 聚合物與活性填充劑之間產(chǎn)生力聚合物與活性填充劑之間產(chǎn)生力化學(xué)作用，化學(xué)作用，使填充物料形成強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。使填充物料形成強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。 按物料狀態(tài)分類按物料狀態(tài)分類固體與固體混合固體與固體混合 主要是固體聚合物（粉狀、粒狀或片狀）與主要是固體聚合物（粉狀、粒狀或片狀）與其它固體組分（如粉狀添加劑）的混合。其它固體組分（如粉狀添加劑）的混合。液體與液體混合

16、液體與液體混合 按物料狀態(tài)分類按物料狀態(tài)分類 低粘度體系：參與混合的液體是低粘度的單低粘度體系：參與混合的液體是低粘度的單體、中間體或非聚合物添加劑，通常發(fā)生在單體體、中間體或非聚合物添加劑，通常發(fā)生在單體或預(yù)聚體成型中，以及液體添加劑的預(yù)混合?；蝾A(yù)聚體成型中，以及液體添加劑的預(yù)混合。 高粘度體系：參與混合的是高粘度的聚合物高粘度體系：參與混合的是高粘度的聚合物熔體，如兩種或多種聚合物的并用（共混）體系、熔體，如兩種或多種聚合物的并用（共混）體系、聚合物與液體添加劑的熔融態(tài)混合等。聚合物與液體添加劑的熔融態(tài)混合等。固體與液體混合固體與液體混合 按物料狀態(tài)分類按物料狀態(tài)分類 液態(tài)添加劑與固體聚合

17、物的摻混，主要發(fā)生液態(tài)添加劑與固體聚合物的摻混，主要發(fā)生在準(zhǔn)備工藝階段，此時(shí)固態(tài)聚合物不會(huì)在混合中在準(zhǔn)備工藝階段，此時(shí)固態(tài)聚合物不會(huì)在混合中熔融。熔融。 固態(tài)添加劑混合到熔融態(tài)聚合物中，而固態(tài)固態(tài)添加劑混合到熔融態(tài)聚合物中，而固態(tài)添加劑不會(huì)在混合中熔融（其熔點(diǎn)高于熔融混合添加劑不會(huì)在混合中熔融（其熔點(diǎn)高于熔融混合溫度），如填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑在聚合物中的混合就溫度），如填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑在聚合物中的混合就屬于這種情況。屬于這種情況。 混合狀態(tài)的判定混合狀態(tài)的判定 直接判定直接判定 直接對(duì)聚合物取樣、觀察、分析研究和判斷。直接對(duì)聚合物取樣、觀察、分析研究和判斷。 直接判定直接判定 液體物料：分析混合物不同

18、部分的組成。若液體物料：分析混合物不同部分的組成。若不同部分的組成與整個(gè)物料的平均組成一致，或不同部分的組成與整個(gè)物料的平均組成一致，或相差很小，說(shuō)明混合效果好，反之，則差。相差很小，說(shuō)明混合效果好，反之，則差。 固體物料：要從物料的分散程度和混合物的固體物料：要從物料的分散程度和混合物的均勻程度兩方面考察。均勻程度兩方面考察。 圖圖 混合狀態(tài)示意圖混合狀態(tài)示意圖(a)(a)、(b)(b)粗粉碎的粗粉碎的 (c)(c)、(d)(d)細(xì)粉碎的細(xì)粉碎的(b)(b)、(d)(d)混合好混合好(a)(a)、(d)(d)混合不好混合不好 直接判定直接判定 混合物的均勻性及組份粒子尺寸是兩個(gè)有著混合物的均

19、勻性及組份粒子尺寸是兩個(gè)有著本質(zhì)不同的衡量混合效果的指標(biāo)。本質(zhì)不同的衡量混合效果的指標(biāo)。均勻程度均勻程度 指混合物中任何部分的物料中，某一混入物指混合物中任何部分的物料中，某一混入物所占的比率與理論或總體比率的差別。所占的比率與理論或總體比率的差別。分散程度分散程度 指混合物中各物料彼此分散的程度。即：混指混合物中各物料彼此分散的程度。即：混合體系中各混入組分的粒子在混合后的破碎程度。合體系中各混入組分的粒子在混合后的破碎程度。 直接判定直接判定 測(cè)定方法：一般采用測(cè)量相鄰兩種物料之間測(cè)定方法：一般采用測(cè)量相鄰兩種物料之間的距離（的距離（r r）。）。分散程度分散程度 分散程度越好分散程度越好

20、 各物料的分散粒子越小各物料的分散粒子越小 分散粒子的體積（分散粒子的體積（V）越?。┰叫》稚⒘Ｗ拥谋砻娣e（分散粒子的表面積（S）越大）越大 間接判定間接判定 檢查制品或試樣的物理性能、力學(xué)性能檢查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和化學(xué)性能等，間接地判斷多組分體系的混合狀態(tài)，這些性能往往與混合物的混合狀態(tài)合狀態(tài)，這些性能往往與混合物的混合狀態(tài)密切相關(guān)。密切相關(guān)。4.2 混合設(shè)備混合設(shè)備4.2.1 混合設(shè)備的分類混合設(shè)備的分類操作方式操作方式間歇式間歇式連續(xù)式連續(xù)式混合過(guò)程特點(diǎn)混合過(guò)程特點(diǎn)分布式分布式分散式分散式混合強(qiáng)度混合強(qiáng)度高強(qiáng)度高強(qiáng)度中強(qiáng)度中強(qiáng)度低強(qiáng)度低

21、強(qiáng)度 間歇式和連續(xù)式間歇式和連續(xù)式間歇式混合設(shè)備：混合過(guò)程不連續(xù)間歇式混合設(shè)備：混合過(guò)程不連續(xù)混合過(guò)程三個(gè)主要步驟：投料、混料、卸料混合過(guò)程三個(gè)主要步驟：投料、混料、卸料典型設(shè)備：捏合機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)等典型設(shè)備：捏合機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)等間歇式間歇式連續(xù)式連續(xù)式連續(xù)式混合設(shè)備：混合過(guò)程連續(xù)連續(xù)式混合設(shè)備：混合過(guò)程連續(xù)典型設(shè)備：如單、雙螺桿擠出機(jī)，典型設(shè)備：如單、雙螺桿擠出機(jī)，F(xiàn)CM連續(xù)連續(xù)混煉機(jī)等混煉機(jī)等 分布式和分散式分布式和分散式分布混合設(shè)備分布混合設(shè)備：具有使混合物中組分?jǐn)U散、：具有使混合物中組分?jǐn)U散、位置更換、形成各組分在混合物中濃度趨于位置更換、形成各組分在混合物中濃度趨于均勻的能力

22、，即具有分布混合的能力。均勻的能力，即具有分布混合的能力。分布混合作用分布混合作用：通過(guò)對(duì)物料的攪動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、：通過(guò)對(duì)物料的攪動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、推拉作用使物料中各組分發(fā)生位置更換。推拉作用使物料中各組分發(fā)生位置更換。代表性設(shè)備代表性設(shè)備：重力混合器、氣動(dòng)混合器以及：重力混合器、氣動(dòng)混合器以及用于干混合的中、低強(qiáng)度混合器。用于干混合的中、低強(qiáng)度混合器。分布混合設(shè)備分布混合設(shè)備分散混合設(shè)備分散混合設(shè)備分散混合設(shè)備分散混合設(shè)備：主要具有使混合物中組分粒：主要具有使混合物中組分粒度減小，即具有分散混合的能力。度減小，即具有分散混合的能力。分散混合作用分散混合作用：設(shè)備主要通過(guò)剪切力、擠壓：設(shè)備主要通過(guò)剪切力、擠

23、壓力而達(dá)到分散目的。力而達(dá)到分散目的。代表性設(shè)備代表性設(shè)備：開(kāi)煉機(jī)、擠出機(jī)、密煉機(jī)等。：開(kāi)煉機(jī)、擠出機(jī)、密煉機(jī)等。 分布式和分散式分布式和分散式 高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度 混合設(shè)備混合設(shè)備 根據(jù)混合設(shè)備在混合過(guò)程中向混合物施根據(jù)混合設(shè)備在混合過(guò)程中向混合物施加的速度、壓力、剪切力及能量損耗的大小，加的速度、壓力、剪切力及能量損耗的大小，分為高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合物設(shè)備。分為高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合物設(shè)備。 習(xí)慣上，又常以物料所受剪切力的大小習(xí)慣上，又常以物料所受剪切力的大小或剪切變形的程度來(lái)決定混合強(qiáng)度的高低?；蚣羟凶冃蔚某潭葋?lái)決定混合強(qiáng)度的高低。4.2.2 間歇混合

24、設(shè)備間歇混合設(shè)備靜式混合設(shè)備靜式混合設(shè)備：重力混合器和氣動(dòng)混合器，：重力混合器和氣動(dòng)混合器，屬溫和的低強(qiáng)度混合器，適應(yīng)于大批量固態(tài)屬溫和的低強(qiáng)度混合器，適應(yīng)于大批量固態(tài)物料的分布混合。物料的分布混合。滾筒類混合設(shè)備滾筒類混合設(shè)備：轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)、雙錐混合：轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)、雙錐混合機(jī)和機(jī)和V形混合機(jī)。屬中、低強(qiáng)度的分布混合形混合機(jī)。屬中、低強(qiáng)度的分布混合設(shè)備，適應(yīng)于物料初混。設(shè)備，適應(yīng)于物料初混。轉(zhuǎn)子類混合設(shè)備轉(zhuǎn)子類混合設(shè)備：錐筒螺桿混合機(jī)、犁刀混：錐筒螺桿混合機(jī)、犁刀混合機(jī)、雙行星混合機(jī)、合機(jī)、雙行星混合機(jī)、Z型捏合機(jī)、高速混合型捏合機(jī)、高速混合機(jī)等。最主要設(shè)備是開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)機(jī)等。最主要設(shè)備是開(kāi)

25、煉機(jī)和密煉機(jī)4.2.2 間歇混合設(shè)備間歇混合設(shè)備Z型捏合機(jī)型捏合機(jī)是常用的物料初混裝置。是常用的物料初混裝置。適應(yīng)于固態(tài)物料（非潤(rùn)性）和固液物料（潤(rùn)性）。適應(yīng)于固態(tài)物料（非潤(rùn)性）和固液物料（潤(rùn)性）。主要結(jié)構(gòu)：加熱和冷卻夾套的鞍型底部混合室和主要結(jié)構(gòu)：加熱和冷卻夾套的鞍型底部混合室和一對(duì)一對(duì)Z型攪拌漿。型攪拌漿。捏合機(jī)的混合一般需要較長(zhǎng)時(shí)間，捏合機(jī)的混合一般需要較長(zhǎng)時(shí)間，約半小時(shí)至數(shù)小時(shí)不等。約半小時(shí)至數(shù)小時(shí)不等。高速混合機(jī)高速混合機(jī)4.2.2 間歇混合設(shè)備間歇混合設(shè)備高速混合機(jī)的混合，一般需高速混合機(jī)的混合，一般需時(shí)較短，約時(shí)較短，約810 min。是廣泛使用的塑料混合設(shè)備。是廣泛使用的塑料混

26、合設(shè)備。適應(yīng)于固態(tài)混合和固液混合，適應(yīng)于固態(tài)混合和固液混合，更適應(yīng)配制粉料。更適應(yīng)配制粉料。主要結(jié)構(gòu)：有加熱或冷卻夾主要結(jié)構(gòu)：有加熱或冷卻夾套的圓筒型混合室、折流擋套的圓筒型混合室、折流擋板和高速葉輪。板和高速葉輪。4.2.2 間歇混合設(shè)備間歇混合設(shè)備開(kāi)煉機(jī)開(kāi)煉機(jī)一對(duì)安裝在同一平面內(nèi)的一對(duì)安裝在同一平面內(nèi)的中空輥筒。中空輥筒。輥筒中間可以通冷熱水，輥筒中間可以通冷熱水，或蒸汽，以便冷卻或加熱?；蛘羝?，以便冷卻或加熱。兩輥筒的輥距可調(diào)。兩輥筒的輥距可調(diào)。工作時(shí)兩輥筒可相向旋轉(zhuǎn)。工作時(shí)兩輥筒可相向旋轉(zhuǎn)。兩輥筒轉(zhuǎn)速略有差異。兩輥筒轉(zhuǎn)速略有差異。4.2.2 間歇混合設(shè)備間歇混合設(shè)備密煉機(jī)密煉機(jī)一個(gè)塑煉

27、室，上部為加料一個(gè)塑煉室，上部為加料口，下部為排料口，上下口，下部為排料口，上下各有一頂栓，當(dāng)上頂栓和各有一頂栓，當(dāng)上頂栓和下頂栓關(guān)閉后，即形成一下頂栓關(guān)閉后，即形成一密閉塑煉室。密閉塑煉室。4.2.3 連續(xù)混合設(shè)備連續(xù)混合設(shè)備單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力較弱。廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力較弱。主要用于擠出造粒，成型板、管、絲、膜、中空主要用于擠出造粒，成型板、管、絲、膜、中空制品和異型材。制品和異型材。主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置的料筒和三段式主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置的料筒和三段式螺桿。螺桿。單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)4.2.3 連續(xù)混合設(shè)備連續(xù)混合設(shè)備

28、雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)4.2.3 連續(xù)混合設(shè)備連續(xù)混合設(shè)備廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力很強(qiáng)。廣泛使用的聚合物加工設(shè)備，混合能力很強(qiáng)。主要用于填充改性、纖維增強(qiáng)改性、共混改性、主要用于填充改性、纖維增強(qiáng)改性、共混改性、反應(yīng)擠出、反應(yīng)擠出、PVC型材擠出。型材擠出。主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置的橫主要結(jié)構(gòu)：帶有加熱或冷卻裝置的橫8字型料筒字型料筒和組合式螺桿。和組合式螺桿。雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)嚙合異向雙螺桿擠出機(jī)嚙合異向雙螺桿擠出機(jī)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)非嚙合雙螺桿擠出機(jī)非嚙合雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)4.2.3 連續(xù)混合設(shè)備連續(xù)混合設(shè)備行星螺桿擠出機(jī)行星螺

29、桿擠出機(jī)4.2.3 連續(xù)混合設(shè)備連續(xù)混合設(shè)備 是生產(chǎn)透明是生產(chǎn)透明PVC片材的理想混煉設(shè)備，具有片材的理想混煉設(shè)備，具有嚙合次數(shù)高、熱交換面積大、停留時(shí)間短、自潔嚙合次數(shù)高、熱交換面積大、停留時(shí)間短、自潔性好、塑化效果高等特點(diǎn)。性好、塑化效果高等特點(diǎn)。FCM連續(xù)混煉機(jī)連續(xù)混煉機(jī)4.2.3 連續(xù)混合設(shè)備連續(xù)混合設(shè)備 既保持了密煉機(jī)的優(yōu)異混合特性，又使轉(zhuǎn)變既保持了密煉機(jī)的優(yōu)異混合特性，又使轉(zhuǎn)變成連續(xù)工作，可在很寬廣的范圍內(nèi)完成混合任務(wù)。成連續(xù)工作，可在很寬廣的范圍內(nèi)完成混合任務(wù)。4.3 橡膠的塑煉和混煉橡膠的塑煉和混煉橡膠準(zhǔn)備工藝橡膠準(zhǔn)備工藝按照配方規(guī)定的比例，將生膠與按照配方規(guī)定的比例，將生膠與

30、配合劑混合均勻制成混煉膠。配合劑混合均勻制成混煉膠。4.3.1 生膠的塑煉生膠的塑煉橡膠是強(qiáng)韌的高彈態(tài)高分子橡膠是強(qiáng)韌的高彈態(tài)高分子成型加工需要柔軟的塑性狀態(tài)成型加工需要柔軟的塑性狀態(tài)解決的辦法？解決的辦法？生膠生膠烘膠、切膠烘膠、切膠塑煉（塑煉膠）塑煉（塑煉膠）配合劑配合劑配料配料混煉（混煉膠）混煉（混煉膠）提純、粉碎、干燥提純、粉碎、干燥母料母料 塑煉的目的塑煉的目的降低彈性，增加可塑性降低彈性，增加可塑性混煉時(shí)配合劑量易于分散均勻，便于操作?；鞜挄r(shí)配合劑量易于分散均勻，便于操作。使生膠分子量分布變窄，膠料質(zhì)量均勻一致。使生膠分子量分布變窄，膠料質(zhì)量均勻一致。 塑煉原理塑煉原理生膠塑煉的實(shí)

31、質(zhì)：橡膠分子斷鏈，分子量降低。生膠塑煉的實(shí)質(zhì)：橡膠分子斷鏈，分子量降低。生膠塑煉的方法：機(jī)械塑煉、化學(xué)塑煉、物理生膠塑煉的方法：機(jī)械塑煉、化學(xué)塑煉、物理塑煉。塑煉。 塑煉原理塑煉原理機(jī)械機(jī)械塑煉塑煉低溫低溫機(jī)械降解作用為主，氧起穩(wěn)定機(jī)械降解作用為主，氧起穩(wěn)定 游離基作用游離基作用高溫高溫自動(dòng)氧化降解作用為主，機(jī)械作自動(dòng)氧化降解作用為主，機(jī)械作用強(qiáng)化橡膠與氧的接觸。用強(qiáng)化橡膠與氧的接觸。低溫機(jī)械塑煉機(jī)理低溫機(jī)械塑煉機(jī)理機(jī)械力作用機(jī)械力作用 對(duì)橡膠塑煉的直接結(jié)果就是使橡膠分子斷裂。對(duì)橡膠塑煉的直接結(jié)果就是使橡膠分子斷裂。造成橡膠分子斷裂的主要作用力，就是剪切造成橡膠分子斷裂的主要作用力，就是剪切

32、力。力。低溫機(jī)械塑煉機(jī)理低溫機(jī)械塑煉機(jī)理氧化作用氧化作用機(jī)械力作用機(jī)械力作用橡膠分子斷裂橡膠分子斷裂生成蓮自由基生成蓮自由基鏈自由基與空氣中的氧作用鏈自由基與空氣中的氧作用發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)使斷鏈后的分子喪失再聚合成為大分子的可能使斷鏈后的分子喪失再聚合成為大分子的可能氧化后生成的過(guò)氧化物、環(huán)氧化物氧化后生成的過(guò)氧化物、環(huán)氧化物容易發(fā)生容易發(fā)生分子重排分子重排分子進(jìn)一步斷裂分子進(jìn)一步斷裂MW進(jìn)一步減小進(jìn)一步減小過(guò)氧化后的自由基活性很大過(guò)氧化后的自由基活性很大引發(fā)其它橡膠分子引發(fā)其它橡膠分子自由基，一起參與到斷裂過(guò)程自由基，一起參與到斷裂過(guò)程高溫塑煉機(jī)理高溫塑煉機(jī)理 溫度提高，橡膠分子和氧

33、均較活潑，可直溫度提高，橡膠分子和氧均較活潑，可直接進(jìn)行氧化反應(yīng)，使橡膠分子降解。接進(jìn)行氧化反應(yīng)，使橡膠分子降解。塑解劑的作用塑解劑的作用化學(xué)塑煉化學(xué)塑煉 塑解劑塑解劑化學(xué)增塑劑，它是通過(guò)化學(xué)作用化學(xué)增塑劑，它是通過(guò)化學(xué)作用來(lái)提高橡膠的塑煉效果。有三種類型：來(lái)提高橡膠的塑煉效果。有三種類型： 引發(fā)型引發(fā)型：塑化時(shí)自身能生成自由基，引發(fā)橡膠塑化時(shí)自身能生成自由基，引發(fā)橡膠分子斷裂。分子斷裂。 主要品種主要品種：BPO和和AIBN等。等。塑解劑的作用塑解劑的作用化學(xué)塑煉化學(xué)塑煉 接受型接受型：塑化時(shí)能使橡膠大分子自由基喪失活塑化時(shí)能使橡膠大分子自由基喪失活性，從而達(dá)到使分子量不再增大的目的。性，從

34、而達(dá)到使分子量不再增大的目的。 主要品種主要品種：硫酚和苯醌等。硫酚和苯醌等。 混合型（鏈轉(zhuǎn)移型）混合型（鏈轉(zhuǎn)移型）：兼具引發(fā)型和接受型功兼具引發(fā)型和接受型功能。能。 主要品種主要品種：硫醇類化合物。硫醇類化合物。溫度的作用溫度的作用溫度的作用溫度的作用溫度低溫度低物料黏度高、剪切作用大、機(jī)械作用效果大。物料黏度高、剪切作用大、機(jī)械作用效果大?；瘜W(xué)反應(yīng)速度低、化學(xué)作用效果小。化學(xué)反應(yīng)速度低、化學(xué)作用效果小。溫度高溫度高物料黏度低、剪切作用小、機(jī)械作用效果小。物料黏度低、剪切作用小、機(jī)械作用效果小?；瘜W(xué)反應(yīng)速度高、化學(xué)作用效果大?；瘜W(xué)反應(yīng)速度高、化學(xué)作用效果大。結(jié)論：結(jié)論：在較高和較低的溫度下塑

35、煉，作用效果最好。在較高和較低的溫度下塑煉，作用效果最好。使用引發(fā)型塑解劑時(shí)，宜在較高溫度下塑煉；使用引發(fā)型塑解劑時(shí)，宜在較高溫度下塑煉；使用接受型塑解劑時(shí)，宜在較低溫度下塑煉。使用接受型塑解劑時(shí)，宜在較低溫度下塑煉。靜電作用靜電作用橡膠塑煉中，分子反復(fù)摩擦橡膠塑煉中，分子反復(fù)摩擦表面帶電表面帶電引起高壓放電引起高壓放電放電使周圍空氣中的氧活化放電使周圍空氣中的氧活化為原子態(tài)氧或臭氧為原子態(tài)氧或臭氧促使橡膠分子進(jìn)一步氧化促使橡膠分子進(jìn)一步氧化斷裂斷裂交聯(lián)作用交聯(lián)作用 橡膠分子斷裂成鏈自由基后，有幾種變化的橡膠分子斷裂成鏈自由基后，有幾種變化的可能：可能：交聯(lián)作用交聯(lián)作用被氧和塑解劑量封閉；被氧

36、和塑解劑量封閉；本身分子在斷裂處重新鍵合；本身分子在斷裂處重新鍵合；斷裂分子與另一個(gè)斷裂分子鍵合；斷裂分子與另一個(gè)斷裂分子鍵合；盡量避免盡量避免塑煉中：塑煉中：一要保證物料與空氣充分；一要保證物料與空氣充分；二要根據(jù)情況使用塑解劑。二要根據(jù)情況使用塑解劑。 塑煉工藝塑煉工藝機(jī)械塑煉機(jī)械塑煉：在塑煉機(jī)上，通過(guò)機(jī)械力作用使：在塑煉機(jī)上，通過(guò)機(jī)械力作用使橡膠斷鏈，其中包括氧和摩擦作用使塑煉效橡膠斷鏈，其中包括氧和摩擦作用使塑煉效果顯著提高。果顯著提高?；瘜W(xué)塑煉化學(xué)塑煉：通過(guò)化學(xué)作用使橡膠分子斷鏈。：通過(guò)化學(xué)作用使橡膠分子斷鏈。物理塑煉物理塑煉：在橡膠中添加大量軟化劑，減?。涸谙鹉z中添加大量軟化劑，減

37、小分子之間的相互作用力，增加分子活動(dòng)能力。分子之間的相互作用力，增加分子活動(dòng)能力。如各種充油橡膠。如各種充油橡膠。 塑煉工藝塑煉工藝機(jī)械塑煉機(jī)械塑煉開(kāi)煉機(jī)開(kāi)煉機(jī)密煉機(jī)密煉機(jī)螺桿塑煉機(jī)塑煉螺桿塑煉機(jī)塑煉開(kāi)煉機(jī)塑煉開(kāi)煉機(jī)塑煉開(kāi)煉機(jī)塑煉主要為機(jī)械塑煉、溫度越低，效開(kāi)煉機(jī)塑煉主要為機(jī)械塑煉、溫度越低，效果越好；塑煉中因擠壓和剪切作用，產(chǎn)生大果越好；塑煉中因擠壓和剪切作用，產(chǎn)生大量熱量，需對(duì)雙輥通冷水冷卻（一般量熱量，需對(duì)雙輥通冷水冷卻（一般55以以下）；可采用分段塑煉。下）；可采用分段塑煉。開(kāi)煉機(jī)塑煉開(kāi)煉機(jī)塑煉 兩輥間距小，剪切作用大，塑煉效果好。兩輥間距小，剪切作用大，塑煉效果好。 因?yàn)槭情_(kāi)放式，開(kāi)

38、煉過(guò)程中空氣中的氧和因?yàn)槭情_(kāi)放式，開(kāi)煉過(guò)程中空氣中的氧和臭氧與物料接觸較多，塑煉作用較好。臭氧與物料接觸較多，塑煉作用較好。 也可使用塑解劑，但塑煉溫度可低一些。也可使用塑解劑，但塑煉溫度可低一些。 輥距、輥速比、溫度是影響塑煉效果的主輥距、輥速比、溫度是影響塑煉效果的主要因素。要因素。密煉機(jī)塑煉密煉機(jī)塑煉 轉(zhuǎn)子與塑煉室內(nèi)壁的間隙很小，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與塑煉室內(nèi)壁的間隙很小，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子的間隙也很小，物料在塑煉中所受剪切作用子的間隙也很小，物料在塑煉中所受剪切作用很大。很大。 物料不僅上下翻轉(zhuǎn)，還受物料不僅上下翻轉(zhuǎn)，還受Z型轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)沿轉(zhuǎn)子縱向來(lái)回運(yùn)動(dòng)，物料混合效果較好。帶動(dòng)沿轉(zhuǎn)子縱

39、向來(lái)回運(yùn)動(dòng)，物料混合效果較好。 由于塑煉中剪切作用大，升溫很大，即使由于塑煉中剪切作用大，升溫很大，即使冷卻，溫度仍很高，因此，塑煉時(shí)間短。冷卻，溫度仍很高，因此，塑煉時(shí)間短。 由于塑煉中剪切作用大，升溫很大，即使由于塑煉中剪切作用大，升溫很大，即使冷卻，溫度仍很高，因此，塑煉時(shí)間短。冷卻，溫度仍很高，因此，塑煉時(shí)間短。密煉機(jī)塑煉密煉機(jī)塑煉 因?qū)俑邷厮軣?，使用化學(xué)塑解劑效果好。因?qū)俑邷厮軣?，使用化學(xué)塑解劑效果好。 裝膠容量和上頂栓壓力是影響塑煉效果的裝膠容量和上頂栓壓力是影響塑煉效果的主要因素。主要因素。螺桿塑煉機(jī)塑煉螺桿塑煉機(jī)塑煉 生膠進(jìn)入料筒后，通過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)，向口生膠進(jìn)入料筒后，通過(guò)螺桿

40、的旋轉(zhuǎn)，向口模方向行進(jìn)；螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于螺桿和料筒的模方向行進(jìn)；螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于螺桿和料筒的間隙很小，形成較大的塑煉作用，而使生膠塑間隙很小，形成較大的塑煉作用，而使生膠塑煉。煉。螺桿塑煉機(jī)塑煉螺桿塑煉機(jī)塑煉 膠料在料筒因剪切摩擦而升溫，屬高溫機(jī)膠料在料筒因剪切摩擦而升溫，屬高溫機(jī)械塑煉。械塑煉。 屬連續(xù)性塑煉，生產(chǎn)能力較大，但分子量屬連續(xù)性塑煉，生產(chǎn)能力較大，但分子量分布較寬，對(duì)加工后的制品性能會(huì)造成不良影分布較寬，對(duì)加工后的制品性能會(huì)造成不良影響。響。 溫度條件相當(dāng)重要，機(jī)筒溫度：溫度條件相當(dāng)重要，機(jī)筒溫度：95110 ，機(jī)頭溫度：機(jī)頭溫度： 8090。4.3.1 膠料的混煉膠料的混煉混煉

41、混煉將可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠與配將可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠與配合劑，在一定的溫度和機(jī)械力的作用下混合均合劑，在一定的溫度和機(jī)械力的作用下混合均勻，制成性能均一、可供成型的混煉膠的過(guò)程。勻，制成性能均一、可供成型的混煉膠的過(guò)程?；鞜挼娜蝿?wù)混煉的任務(wù)使各種配合劑都能均勻地分散在使各種配合劑都能均勻地分散在橡膠中。橡膠中?；鞜挼某善坊鞜挼某善坊鞜捘z?；鞜捘z。 混煉理論混煉理論 混煉膠組份復(fù)雜，混煉理論在發(fā)展中。混煉膠組份復(fù)雜，混煉理論在發(fā)展中。 混煉理論混煉理論配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系分散性分散性 不能溶于橡膠的配合劑，不容易混合均勻。不能溶于橡膠的配合劑，

42、不容易混合均勻。如填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑。如填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑。 能溶于橡膠的配合劑，容易混合均勻。如：能溶于橡膠的配合劑，容易混合均勻。如：軟化劑、促進(jìn)劑、硫磺。軟化劑、促進(jìn)劑、硫磺。幾何形狀幾何形狀 球狀配合劑（即使不溶于橡膠），較容易球狀配合劑（即使不溶于橡膠），較容易混合均勻。如：炭黑?；旌暇鶆?。如：炭黑。配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系 片、針狀等不對(duì)稱形狀的配合劑，不容易片、針狀等不對(duì)稱形狀的配合劑，不容易混合均勻。如陶土、滑石粉、石棉?；旌暇鶆?。如陶土、滑石粉、石棉。表面性質(zhì)表面性質(zhì) 表面性質(zhì)與橡膠相近的配合劑，容易混合表面性質(zhì)與橡膠相近的配合劑，容易混合均勻。如炭黑

43、。均勻。如炭黑。 表面性質(zhì)與橡膠相近較大的配合劑，不容表面性質(zhì)與橡膠相近較大的配合劑，不容易混合均勻。如陶土、碳酸鈣、硫酸鋇、氧化易混合均勻。如陶土、碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鋅。鋅。幾何形狀幾何形狀配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系表面性質(zhì)表面性質(zhì) 對(duì)于表面性質(zhì)與橡膠相差較大的配合劑，對(duì)于表面性質(zhì)與橡膠相差較大的配合劑，可采用加表面活性劑的辦法解決。常用的表面可采用加表面活性劑的辦法解決。常用的表面活性劑：硬脂酸，高級(jí)醇、含氮化合物。活性劑：硬脂酸，高級(jí)醇、含氮化合物。聚集體聚集體 對(duì)于粒徑很小的配合劑（如炭黑、某些填對(duì)于粒徑很小的配合劑（如炭黑、某些填充劑）顆粒團(tuán)聚傾向很大

44、，必須在混煉時(shí)將其充劑）顆粒團(tuán)聚傾向很大，必須在混煉時(shí)將其搓開(kāi)。搓開(kāi)。結(jié)合橡膠與混煉工藝的關(guān)系結(jié)合橡膠與混煉工藝的關(guān)系 混煉過(guò)程中，當(dāng)橡膠分子被斷鏈成鏈自由混煉過(guò)程中，當(dāng)橡膠分子被斷鏈成鏈自由基時(shí)，炭黑粒子的表面活性部位就能與鏈自由基時(shí)，炭黑粒子的表面活性部位就能與鏈自由基結(jié)合，產(chǎn)生結(jié)合橡膠?；Y(jié)合，產(chǎn)生結(jié)合橡膠。 已經(jīng)與炭黑結(jié)合的橡膠分子，又會(huì)通過(guò)纏已經(jīng)與炭黑結(jié)合的橡膠分子，又會(huì)通過(guò)纏結(jié)、交聯(lián)等結(jié)合更多的橡膠分子，生成更多的結(jié)、交聯(lián)等結(jié)合更多的橡膠分子，生成更多的結(jié)合橡膠。結(jié)合橡膠。 不僅在混煉過(guò)程中會(huì)生成結(jié)合橡膠，在混不僅在混煉過(guò)程中會(huì)生成結(jié)合橡膠，在混煉后的停放過(guò)程中，也會(huì)生成結(jié)合橡膠。

45、煉后的停放過(guò)程中，也會(huì)生成結(jié)合橡膠。結(jié)合橡膠與混煉工藝的關(guān)系結(jié)合橡膠與混煉工藝的關(guān)系 結(jié)合橡膠的生成，有利于填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑結(jié)合橡膠的生成，有利于填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑的分散，有利于改善物料性能。但如果生成了的分散，有利于改善物料性能。但如果生成了與橡膠結(jié)合的炭黑凝膠過(guò)多，則難以進(jìn)一步分與橡膠結(jié)合的炭黑凝膠過(guò)多，則難以進(jìn)一步分散。散。橡膠的不飽和度越高橡膠的不飽和度越高橡膠的化學(xué)活性越大橡膠的化學(xué)活性越大配合劑粒子越細(xì)配合劑粒子越細(xì)配合劑活性越大配合劑活性越大混煉溫度越高混煉溫度越高越容易生成結(jié)合橡膠越容易生成結(jié)合橡膠混煉膠的結(jié)構(gòu)混煉膠的結(jié)構(gòu) 混煉膠是一種膠態(tài)分散體混煉膠是一種膠態(tài)分散體粒狀配合劑分粒狀

46、配合劑分散于生膠中。散于生膠中。 分散體系的類型：分散體系的類型： 粒徑粒徑 100 u粗分散體粗分散體懸浮體。懸浮體。 粒徑粒徑1100 u膠體分散體膠體分散體膠體。膠體。 粒徑粒徑0.11.0 u分子分散體分子分散體真溶液。真溶液?；鞜捘z的結(jié)構(gòu)混煉膠的結(jié)構(gòu)與生膠不相容的配合劑與生膠不相容的配合劑以細(xì)粒狀分散在生膠中以細(xì)粒狀分散在生膠中生膠與溶于生膠的配合生膠與溶于生膠的配合劑成為復(fù)合分散介質(zhì)劑成為復(fù)合分散介質(zhì)細(xì)分散體細(xì)分散體生膠介質(zhì)生膠介質(zhì)膠態(tài)分膠態(tài)分散體系散體系 混煉膠與一般膠態(tài)分散體系的關(guān)系混煉膠與一般膠態(tài)分散體系的關(guān)系 分散介質(zhì)是由生膠和溶于生膠的配合劑（如分散介質(zhì)是由生膠和溶于生膠

47、的配合劑（如增塑劑）共同組成，分散介質(zhì)和分散體的給合會(huì)增塑劑）共同組成，分散介質(zhì)和分散體的給合會(huì)隨溫度而變。隨溫度而變?；鞜捘z的結(jié)構(gòu)混煉膠的結(jié)構(gòu) 細(xì)粒狀配合劑（如炭黑、促進(jìn)劑）不僅分細(xì)粒狀配合劑（如炭黑、促進(jìn)劑）不僅分散在生膠中，在接觸界面上還形成多種化學(xué)的、散在生膠中，在接觸界面上還形成多種化學(xué)的、物理的結(jié)合。物理的結(jié)合。 橡膠的黏度很高，熱力學(xué)不穩(wěn)定性不明顯。橡膠的黏度很高，熱力學(xué)不穩(wěn)定性不明顯。 混煉膠是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性的膠態(tài)分散混煉膠是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性的膠態(tài)分散體。體。 混煉工藝混煉工藝 混煉需借助強(qiáng)烈機(jī)械力作用進(jìn)行?；鞜捫杞柚鷱?qiáng)烈機(jī)械力作用進(jìn)行。 混煉工藝混煉工藝混煉時(shí)加料順

48、序的基本原則混煉時(shí)加料順序的基本原則 先加塑煉膠（或具有可塑性的生膠）先加塑煉膠（或具有可塑性的生膠） 后加用量少的，難分散的配合劑。后加用量少的，難分散的配合劑。 再加用量多的，易分散的配合劑。再加用量多的，易分散的配合劑。 最后加硫磺等硫化劑。最后加硫磺等硫化劑。 混煉設(shè)備主要是開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)?；鞜捲O(shè)備主要是開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)。 適應(yīng)性強(qiáng)，可以混合各適應(yīng)性強(qiáng)，可以混合各種膠料。種膠料。開(kāi)煉機(jī)混煉開(kāi)煉機(jī)混煉 混煉后的膠料呈片狀，混煉后的膠料呈片狀，可直接進(jìn)行后加工，不需可直接進(jìn)行后加工，不需輔助混煉。輔助混煉。 生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。度大。開(kāi)煉機(jī)混煉開(kāi)煉機(jī)混煉 開(kāi)煉機(jī)混煉的工

49、藝控制：開(kāi)煉機(jī)混煉的工藝控制： 輥速：輥速：1535 rpm（一般是固定的一般是固定的）；）； 速比：速比：1:1.11:1.2（一般是固定的一般是固定的） 輥溫：輥溫：5560 （因剪切升溫，混煉時(shí)需通冷卻因剪切升溫，混煉時(shí)需通冷卻水水） 混煉一開(kāi)始就應(yīng)將配合劑加足，并及時(shí)將其余配混煉一開(kāi)始就應(yīng)將配合劑加足，并及時(shí)將其余配合劑加入，以減小混煉時(shí)間；合劑加入，以減小混煉時(shí)間； 混煉時(shí)采用割開(kāi)、翻動(dòng)、折迭等方式，使各配合混煉時(shí)采用割開(kāi)、翻動(dòng)、折迭等方式，使各配合劑與膠料混合均勻。劑與膠料混合均勻。開(kāi)煉機(jī)混煉開(kāi)煉機(jī)混煉 開(kāi)煉機(jī)混煉中最常用的投料順是：開(kāi)煉機(jī)混煉中最常用的投料順是：生膠生膠固體軟化劑

50、固體軟化劑促進(jìn)劑、促進(jìn)促進(jìn)劑、促進(jìn)助劑、防老劑助劑、防老劑補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑液體軟化劑液體軟化劑硫磺、超硫磺、超促進(jìn)劑促進(jìn)劑密煉機(jī)混煉密煉機(jī)混煉 混煉溫度高，壓力；混煉溫度高，壓力；密煉機(jī)混煉密煉機(jī)混煉 混煉容量大；混煉容量大； 效率高；效率高； 自動(dòng)化程度高；自動(dòng)化程度高； 勞動(dòng)條件改善；勞動(dòng)條件改善； 對(duì)溫度敏感的膠料對(duì)溫度敏感的膠料不適合密煉；不適合密煉； 密煉后的膠料形狀密煉后的膠料形狀不規(guī)則，還需配備開(kāi)煉不規(guī)則，還需配備開(kāi)煉機(jī)補(bǔ)充加工。機(jī)補(bǔ)充加工。密煉機(jī)混煉密煉機(jī)混煉 密煉機(jī)混煉的工藝條件：密煉機(jī)混煉的工藝條件：裝料量：裝料量：V=KV0 V適宜裝料量（升）適宜裝料量（升）

51、 K裝料系數(shù)（常用裝料系數(shù)（常用0.480.75） V0密煉室容積（升）密煉室容積（升） 溫度：溫度：100130，可以一段混煉、二段混煉。可以一段混煉、二段混煉。 上頂栓壓力：提高壓力，有利于增加裝料量，縮上頂栓壓力：提高壓力，有利于增加裝料量，縮短混煉時(shí)間，提高混煉膠質(zhì)量。短混煉時(shí)間，提高混煉膠質(zhì)量。 投料順序：基本同開(kāi)煉機(jī)混煉，但交聯(lián)劑和促進(jìn)投料順序：基本同開(kāi)煉機(jī)混煉，但交聯(lián)劑和促進(jìn)劑須在密煉后的開(kāi)煉輔助操作中加入。劑須在密煉后的開(kāi)煉輔助操作中加入。連續(xù)混煉連續(xù)混煉 用一種螺桿混煉機(jī)（傳遞式連續(xù)混煉機(jī)）進(jìn)行用一種螺桿混煉機(jī)（傳遞式連續(xù)混煉機(jī)）進(jìn)行混煉，可與壓延、壓出等后道工序聯(lián)動(dòng)，便于實(shí)

52、現(xiàn)混煉，可與壓延、壓出等后道工序聯(lián)動(dòng)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。自動(dòng)化?；鞜捘z冷卻、停放及質(zhì)量檢測(cè)混煉膠冷卻、停放及質(zhì)量檢測(cè) 強(qiáng)制冷卻至強(qiáng)制冷卻至3035以下。以下。 停放的目的：應(yīng)力松弛、配合劑繼續(xù)分散均勻，停放的目的：應(yīng)力松弛、配合劑繼續(xù)分散均勻，橡膠與炭黑進(jìn)一步相互作用。橡膠與炭黑進(jìn)一步相互作用。 快速檢驗(yàn)：可塑度、硬度、密度、力學(xué)性能?？焖贆z驗(yàn)：可塑度、硬度、密度、力學(xué)性能。4.4 塑料的混合與塑化塑料的混合與塑化塑料塑料單組分塑料單組分塑料多組分塑料多組分塑料相互混合相互混合混合均勻混合均勻由成型前的準(zhǔn)由成型前的準(zhǔn)備工藝解決備工藝解決 塑料成型前的準(zhǔn)備工藝，又稱塑料的配制，塑料成型前的準(zhǔn)備工藝

53、，又稱塑料的配制，簡(jiǎn)稱配料。簡(jiǎn)稱配料。 塑料的配制：塑料各組分相互混合，并盡塑料的配制：塑料各組分相互混合，并盡可能成為均勻體系，并制成粉料、粒料、溶液可能成為均勻體系，并制成粉料、粒料、溶液或分散體的過(guò)程?；蚍稚Ⅲw的過(guò)程。粉狀和粒狀塑料配制工藝流程圖粉狀和粒狀塑料配制工藝流程圖合成樹(shù)脂合成樹(shù)脂過(guò)濾、吸磁過(guò)濾、吸磁粉狀配合劑粉狀配合劑篩選篩選液狀配合劑液狀配合劑過(guò)濾過(guò)濾配料配料混合混合塑化塑化粉狀熱塑性塑料粉狀熱塑性塑料?；；顭崴苄运芰狭顭崴苄运芰匣驘峁绦运芰匣驘峁绦运芰戏鬯榉鬯榱顭峁绦运芰狭顭峁绦运芰戏蹱詈土钏芰吓渲乒に嚵鞒虉D粉狀和粒狀塑料配制工藝流程圖粉料和粒料的配制一般分為

54、四個(gè)步驟：粉料和粒料的配制一般分為四個(gè)步驟： 原料的準(zhǔn)備原料的準(zhǔn)備 初混合初混合 初混物的塑煉初混物的塑煉 塑煉物的粉碎和造粒塑煉物的粉碎和造粒 原料的準(zhǔn)備原料的準(zhǔn)備預(yù)處理預(yù)處理樹(shù)脂樹(shù)脂過(guò)濾、吸磁、干燥。過(guò)濾、吸磁、干燥。增塑劑增塑劑預(yù)熱。預(yù)熱。預(yù)處理預(yù)處理穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑填充劑填充劑著色劑著色劑固體助劑固體助劑少量增塑劑少量增塑劑研磨研磨漿料或酥漿料或酥狀態(tài)物狀態(tài)物提高分散提高分散均勻性均勻性提高計(jì)量提高計(jì)量準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性計(jì)量計(jì)量固體物料的計(jì)量固體物料的計(jì)量電子秤電子秤液體物料的計(jì)量液體物料的計(jì)量計(jì)量泵計(jì)量泵添加量較少的固體和液體物料添加量較少的固體和液體物料采用人工稱量采用人工稱量輸送輸送樹(shù)脂樹(shù)

55、脂常用氣力輸送到高位料倉(cāng)，使用時(shí)依靠重常用氣力輸送到高位料倉(cāng)，使用時(shí)依靠重 力下放。力下放。液體物料液體物料常用計(jì)量泵輸送到高位槽，使用時(shí)通常用計(jì)量泵輸送到高位槽，使用時(shí)通 過(guò)計(jì)量泵直接輸送到混合設(shè)備。過(guò)計(jì)量泵直接輸送到混合設(shè)備。添加量較少的固體和液體物料添加量較少的固體和液體物料采用人工投料。采用人工投料。 混合混合混合（捏合）屬于初混合。混合（捏合）屬于初混合。T Tf ，較低剪切應(yīng)力。較低剪切應(yīng)力。非潤(rùn)性物料非潤(rùn)性物料固態(tài)物料間的混合產(chǎn)物。固態(tài)物料間的混合產(chǎn)物。潤(rùn)性物料潤(rùn)性物料固態(tài)固態(tài)液態(tài)物料間的混合產(chǎn)物。液態(tài)物料間的混合產(chǎn)物。物料初混合的原因物料初混合的原因塑煉設(shè)備受料量有限。塑煉設(shè)備

56、受料量有限。初混合時(shí)物料的分散流動(dòng)阻力大大小于塑煉時(shí)，初混合時(shí)物料的分散流動(dòng)阻力大大小于塑煉時(shí)，有利于粒子間發(fā)生相對(duì)位移。有利于粒子間發(fā)生相對(duì)位移?？s短塑煉時(shí)間。縮短塑煉時(shí)間。彌補(bǔ)塑煉時(shí)大范圍分散困難的不足。彌補(bǔ)塑煉時(shí)大范圍分散困難的不足。初混合的加料順序初混合的加料順序非潤(rùn)性物料非潤(rùn)性物料 先按聚合物、穩(wěn)定劑、著色劑、填充劑、先按聚合物、穩(wěn)定劑、著色劑、填充劑、潤(rùn)滑劑等的順序加入混合設(shè)備；潤(rùn)滑劑等的順序加入混合設(shè)備； 開(kāi)始混合；開(kāi)始混合； 一定時(shí)間后，設(shè)備夾套加熱，使物料升溫一定時(shí)間后，設(shè)備夾套加熱，使物料升溫至規(guī)定的溫度；至規(guī)定的溫度； 熱混合達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，中止混合；熱混合達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，中止混

57、合； 出料。出料。潤(rùn)性物料潤(rùn)性物料初混合的加料順序初混合的加料順序 聚合物加入混合設(shè)備聚合物加入混合設(shè)備, ,即開(kāi)始混合加熱、即開(kāi)始混合加熱、控制溫度控制溫度 Tf ，較大剪切應(yīng)力。較大剪切應(yīng)力。塑煉的目的塑煉的目的借助于加熱和剪切力的作用，使樹(shù)脂熔化，進(jìn)借助于加熱和剪切力的作用，使樹(shù)脂熔化，進(jìn)一步混合，并與各配合劑相互滲透；一步混合，并與各配合劑相互滲透；驅(qū)除物料中的水份、空氣及其它揮發(fā)物；驅(qū)除物料中的水份、空氣及其它揮發(fā)物；增大物料的密度，提高物料的可塑性；增大物料的密度，提高物料的可塑性；有時(shí)還專門(mén)為一些成型工藝提供塑性物料。有時(shí)還專門(mén)為一些成型工藝提供塑性物料。塑煉工藝塑煉工藝開(kāi)煉機(jī)塑

58、煉開(kāi)煉機(jī)塑煉 開(kāi)煉機(jī)的外形和功能與橡膠開(kāi)煉機(jī)基本一開(kāi)煉機(jī)的外形和功能與橡膠開(kāi)煉機(jī)基本一樣，但兩個(gè)輥筒是加熱的。樣，但兩個(gè)輥筒是加熱的。 開(kāi)放式，空氣有冷卻作用，使物料粘度增開(kāi)放式，空氣有冷卻作用，使物料粘度增加，導(dǎo)致剪切增大，提高塑煉效果。加，導(dǎo)致剪切增大，提高塑煉效果。 塑煉中必須不斷地翻動(dòng)物料，改變剪切方塑煉中必須不斷地翻動(dòng)物料，改變剪切方向，以使混合更均勻。向，以使混合更均勻。翻煉的方法翻煉的方法打卷（打卷（90。交叉）交叉）打三角包（打三角包（ 60。交叉）交叉）密煉機(jī)塑煉密煉機(jī)塑煉塑煉工藝塑煉工藝 密煉機(jī)的外形和功能，與橡膠準(zhǔn)備工藝中密煉機(jī)的外形和功能，與橡膠準(zhǔn)備工藝中的密閉式煉膠機(jī)

59、基本一樣。的密閉式煉膠機(jī)基本一樣。 密煉機(jī)塑煉室內(nèi)的剪切作用遠(yuǎn)大于開(kāi)煉機(jī)密煉機(jī)塑煉室內(nèi)的剪切作用遠(yuǎn)大于開(kāi)煉機(jī)上的剪切作用，當(dāng)物料升溫也很大時(shí)，導(dǎo)致粘上的剪切作用，當(dāng)物料升溫也很大時(shí)，導(dǎo)致粘度下降，剪切應(yīng)力也因此下降。度下降，剪切應(yīng)力也因此下降。 如果轉(zhuǎn)子恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，電源電壓不變，則可如果轉(zhuǎn)子恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，電源電壓不變，則可通過(guò)電流指示來(lái)控制密煉終點(diǎn)。通過(guò)電流指示來(lái)控制密煉終點(diǎn)。擠出機(jī)塑煉擠出機(jī)塑煉塑煉工藝塑煉工藝 擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理在擠出成型中詳細(xì)講述。擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理在擠出成型中詳細(xì)講述。 與開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)相比，擠出機(jī)塑煉屬于連與開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)相比，擠出機(jī)塑煉屬于連續(xù)性塑煉方法。續(xù)性塑煉方法。

60、塑煉中物料的熱源是料筒外加熱，同時(shí)物料塑煉中物料的熱源是料筒外加熱，同時(shí)物料的剪切摩擦也有一定程度的升溫作用。的剪切摩擦也有一定程度的升溫作用。 生產(chǎn)率高，工藝簡(jiǎn)單，是混煉工藝的發(fā)展方生產(chǎn)率高，工藝簡(jiǎn)單，是混煉工藝的發(fā)展方向。向。塑煉的工藝控制塑煉的工藝控制對(duì)熱塑性塑料對(duì)熱塑性塑料基本上是一個(gè)物理變化過(guò)程?；旧鲜且粋€(gè)物理變化過(guò)程。對(duì)熱固性塑料對(duì)熱固性塑料物理、化學(xué)過(guò)程皆有之。物理、化學(xué)過(guò)程皆有之。主要工藝控制條件主要工藝控制條件溫度、時(shí)間、剪切應(yīng)力。控溫度、時(shí)間、剪切應(yīng)力?？刂撇划?dāng)，會(huì)發(fā)生降解、交聯(lián)等變化，使混合質(zhì)量制不當(dāng)，會(huì)發(fā)生降解、交聯(lián)等變化，使混合質(zhì)量降低。降低。塑煉終點(diǎn)：均勻性、分散