混煉的原理與實(shí)例

混煉的原理與實(shí)例第1頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熔融段的擠出與混合在雙螺桿擠出機(jī)熔融區(qū)通常會(huì)出現(xiàn)很高的能量耗散，在有些情況下，甚至?xí)霈F(xiàn)相變。因此這個(gè)區(qū)域在混煉過程中扮演著很重要的角色。現(xiàn)在人們通過電阻溫度探測(cè)器（RTD）和帶電源輸入的脈沖攝動(dòng)法，已經(jīng)能夠?qū)⑦B續(xù)型流體在熔融區(qū)的流變規(guī)律表征為幾何形狀，材料特性及操作條件的函數(shù)。第2頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物共混物的熔融聚合物共混時(shí)，從分散的聚合物到均勻的聚合物的轉(zhuǎn)變與單一聚合物的擠出過程是很不相同的。用脈沖攝動(dòng)法測(cè)出的脈沖信號(hào)也是很不相同的。聚合物各組分之間的充分共混對(duì)混合與混煉工業(yè)有著重要的意義。通過脈沖技術(shù)和RTD可以測(cè)定聚合物混合過程中的接技率。第3頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

尼龍（PA-6）在擠出過程中的脈沖和RTD響應(yīng)圖第4頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

E/MAA在擠壓過程中脈沖信號(hào)逐漸增加表現(xiàn)出的安培線性第5頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物與填料共混物的熔融由于聚合物和填料之間的熱性能和流變性能有著顯著的差異，因此聚合物和填料共混物的混合擠出過程與單獨(dú)聚合物的混合擠出過程是很不相同的。由于有摩擦的存在，能量耗散將會(huì)隨著填料的增加而增加。第6頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

高密度聚乙烯與粘土填料（HPPE/clay）在間歇式攪拌機(jī)中的熔融共混第7頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熔融后的混合幾乎沒有設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來(lái)指導(dǎo)從業(yè)者對(duì)混煉的過程進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)于分散混合，工程師使用的仍然是基于泰勒理論的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則。嚴(yán)格的講，這些原理只適用于簡(jiǎn)單的、無(wú)相互作用的牛頓流體的液滴分散。

第8頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Grace的毛細(xì)管數(shù)和液滴破裂的粘度比曲線第9頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

從上圖可以看出：粘度比在0.1到1之間時(shí)，通過剪切流可以得到最佳的分散效果和最小的粒徑如果粘度比在3.5以上，剪切流中將不會(huì)出現(xiàn)分散，除非有拉伸流動(dòng)平衡粒徑正比于流體的界面張力，反比于流體所施加的剪切應(yīng)力類似的關(guān)系也存在于拉伸流場(chǎng)中，但U型曲線比剪切流窄第10頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有相變的分散混合高粘度比的塑料/橡膠共混物的混合低粘度比的塑料/橡膠共混物的混合超低粘度比的塑料/橡膠共混物的混合塑料/橡膠的原位接技混合擠出段的熔融和混合的動(dòng)力學(xué)單螺桿擠出機(jī)的不穩(wěn)定流動(dòng)雙螺桿擠出機(jī)的不穩(wěn)定流動(dòng)應(yīng)用到過程控制中的可視化和監(jiān)控

第11頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有相變的分散混合從聚合物共混物擠出成型的流變規(guī)律可以看出，相變發(fā)生在混合的熔融區(qū)。在橡膠/聚合物共混物的混合中，橡膠首先變?yōu)榱黧w，最初是連續(xù)相，因此對(duì)于分散相的指導(dǎo)準(zhǔn)則并不適用。當(dāng)塑料通過熔融并分散后，修改后的分散相經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則就能適用于連續(xù)相。

第12頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高粘度比的塑料/橡膠共混物的混合在這種情況中，原料的固體顆粒被裝入雙螺桿擠出機(jī)。由于高的粘度比和體積比，塑料液滴分散成為連續(xù)相將會(huì)變得非常容易?？刂扑芰虾拖鹉z的粘度比在0.3的倒數(shù)附近，將能得到精細(xì)的分散。但是，由于相變后的液滴破裂與聚集形成的粗糙形態(tài)，實(shí)際粘度比是大于3.5的。

第13頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低粘度比的塑料/橡膠共混物的混合對(duì)于雙螺桿擠出機(jī)的混合，預(yù)期的分散混合是很難實(shí)現(xiàn)的?？刂扑芰虾拖鹉z的粘度比為3.5或更高數(shù)的倒數(shù)，將能實(shí)現(xiàn)粗的分散效果。相變后，粘度比將小于0.28。當(dāng)然，高含量的橡膠將會(huì)出現(xiàn)聚集的情況。因此為了獲得優(yōu)良的橡膠分散體，必須采取措施減少橡膠的聚集。

第14頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月超低粘度比的塑料/橡膠共混物的混合一種常見的工業(yè)應(yīng)用是往高分子量的聚合物中添加增塑劑。由于相變和高分子聚合物對(duì)于增塑劑的吸收都需要時(shí)間，因此混合時(shí)間必須足夠。

第15頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

聚合物中分步加入增塑劑，在同一批次混合器上相變時(shí)間的測(cè)試第16頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塑料/橡膠的原位接技混合熱塑性橡膠的原位接技混合可以提高混合的分散性和穩(wěn)定性。但是，為了能夠原位接技，原料之間的界面面積必須建立，兩熔融相之間的初始分散也是必須的，在混合時(shí)，優(yōu)先選擇塑料和橡膠粘度比在0.1到1.0之間的共混物，這樣才能達(dá)到最佳的混合效果。

第17頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擠出段的熔融和混合的動(dòng)力學(xué)在雙螺桿擠出機(jī)的熔融段，螺桿設(shè)計(jì)和操作條件對(duì)RTD和能量輸入的影響將被演示。

第18頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單螺桿擠出機(jī)的不穩(wěn)定流動(dòng)不穩(wěn)定經(jīng)常出現(xiàn)熔體輸送能力，或扭矩，壓力和溫度的邊界.應(yīng)用可視化不穩(wěn)定流的動(dòng)態(tài)模擬可以診斷并提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

第19頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙螺桿擠出機(jī)的不穩(wěn)定流動(dòng)聚合物和增塑