混炼的原理与实例.ppt

第一页，共二十一页，2022年，8月28日 熔融段的挤出与混合 在双螺杆挤出机熔融区通常会出现很高的能量耗散，在有些情况下，甚至会出现相变。因此这个区域在混炼过程中扮演着很重要的角色。现在人们通过电阻温度探测器（RTD）和带电源输入的脉冲摄动法，已经能够将连续型流体在熔融区的流变规律表征为几何形状，材料特性及操作条件的函数 。 第二页，共二十一页，2022年，8月28日 聚合物共混物的熔融 聚合物共混时，从分散的聚合物到均匀的聚合物的转变与单一聚合物的挤出过程是很不相同的。用脉冲摄动法测出的脉冲信号也是很不相同的。聚合物各组分之间的充分共混对混合与混炼工业有着重要的意义。通过脉冲技术和RTD可以测定聚合物混合过程中的接技率。 第三页，共二十一页，2022年，8月28日 尼龙（PA-6）在挤出过程中的脉冲和RTD响应图 第四页，共二十一页，2022年，8月28日 E / MAA在挤压过程中脉冲信号逐渐增加表现出的安培线性 第五页，共二十一页，2022年，8月28日 聚合物与填料共混物的熔融 由于聚合物和填料之间的热性能和流变性能有着显著的差异，因此聚合物和填料共混物的混合挤出过程与单独聚合物的混合挤出过程是很不相同的。 由于有摩擦的存在，能量耗散将会随着填料的增加而增加。 第六页，共二十一页，2022年，8月28日 高密度聚乙烯与粘土填料（HPPE/clay）在间歇式搅拌机中的熔融共混 第七页，共二十一页，2022年，8月28日 熔融后的混合 几乎没有设计准则或简单的数学模型来指导从业者对混炼的过程进行改进。对于分散混合，工程师使用的仍然是基于泰勒理论的经验准则。严格的讲，这些原理只适用于简单的、无相互作用的牛顿流体的液滴分散。 第八页，共二十一页，2022年，8月28日 Grace的毛细管数和液滴破裂的粘度比曲线 第九页，共二十一页，2022年，8月28日 从上图可以看出： 粘度比在0.1到1之间时，通过剪切流可以得到最佳的分散效果和最小的粒径 如果粘度比在3.5以上，剪切流中将不会出现分散，除非有拉伸流动 平衡粒径正比于流体的界面张力，反比于流体所施加的剪切应力 类似的关系也存在于拉伸流场中，但U型曲线比剪切流窄 第十页，共二十一页，2022年，8月28日 有相变的分散混合 高粘度比的塑料/橡胶共混物的混合 低粘度比的塑料/橡胶共混物的混合 超低粘度比的塑料/橡胶共混物的混合 塑料/橡胶的原位接技混合 挤出段的熔融和混合的动力学 单螺杆挤出机的不稳定流动 双螺杆挤出机的不稳定流动 应用到过程控制中的可视化和监控 第十一页，共二十一页，2022年，8月28日 有相变的分散混合 从聚合物共混物挤出成型的流变规律可以看出，相变发生在混合的熔融区。在橡胶/聚合物共混物的混合中，橡胶首先变为流体，最初是连续相，因此对于分散相的指导准则并不适用。当塑料通过熔融并分散后，修改后的分散相经验准则就能适用于连续相。 第十二页，共二十一页，2022年，8月28日 高粘度比的塑料/橡胶共混物的混合 在这种情况中，原料的固体颗粒被装入双螺杆挤出机。由于高的粘度比和体积比，塑料液滴分散成为连续相将会变得非常容易。控制塑料和橡胶的粘度比在0.3的倒数附近，将能得到精细的分散。但是，由于相变后的液滴破裂与聚集形成的粗糙形态，实际粘度比是大于3.5的。 第十三页，共二十一页，2022年，8月28日 低粘度比的塑料/橡胶共混物的混合 对于双螺杆挤出机的混合，预期的分散混合是很难实现的。控制塑料和橡胶的粘度比为3.5或更高数的倒数，将能实现粗的分散效果。相变后，粘度比将小于0.28。当然，高含量的橡胶将会出现聚集的情况。因此为了获得优良的橡胶分散体，必须采取措施减少橡胶的聚集。 第十四页，共二十一页，2022年，8月28日 超低粘度比的塑料/橡胶共混物的混合 一种常见的工业应用是往高分子量的聚合物中添加增塑剂。由于相变和高分子聚合物对于增塑剂的吸收都需要时间，因此混合时间必须足够。 第十五页，共二十一页，2022年，8月28日