第一章 混合與混煉

第一章混合與混煉1第一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四主要內(nèi)容混合與混煉原理混合與混煉設(shè)備高分子材料的混合與混煉工藝過(guò)程2第二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1混合與混煉原理1.1.1共混方法及目的1.1.2聚合物共混的基本概念1.1.3聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.1.4共混原則1.1.5共混體系的類型及特征1.1.6共混過(guò)程的要求3第三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.1.1共混目的和效果

單一材料很難勝任人們對(duì)材料提出的要求，例如高強(qiáng)、高韌、功能性要求（阻燃、抗靜電等）；而通過(guò)聚合方法開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品需要大量的資金投入，新型共聚產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)需要幾千萬(wàn)甚至上億美金，而共混產(chǎn)品資金需要量則小得多。4第四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四目的和效果提高聚合物的使用性能改善聚合物的加工性能降低成本5第五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四提高聚合物的使用性能PVC/CPE共混體系PVC/MBS共混體系PVC聚氯乙烯；MBS甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物CPE氯化聚乙烯6第六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四降低成本ABS/PVCABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）；PVC聚氯乙烯。13000元/噸/7500元/噸PE（聚乙烯）/PA（尼龍）12000元/噸/40000元/噸7第七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四改善聚合物的加工性能LLDPE/LDPELLDPE線性低密度聚乙烯，LDPE低密度聚乙烯丁基橡膠/OPE加工速度提高15％PVC增塑體系PVC潤(rùn)滑劑8第八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.1.2共混方法機(jī)械共混法采用共混設(shè)備進(jìn)行混合常用的設(shè)備如高速攪拌機(jī)、擠出機(jī)、密煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)等。物理共混法、反應(yīng)－機(jī)械共混法。液體共混法溶劑法，首先找到共溶劑例如HDPE/LDPE甲苯作為溶劑進(jìn)行共混；PVC/NBR（丙烯腈-丁二烯共聚橡膠）四氫呋喃作為溶劑進(jìn)行共混。乳液法，聚合物乳液共混，共沉淀。9第九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四共聚-共混法

接枝共聚共混法，嵌段共聚共混法先制備一種聚合物，然后將其溶于另一種單體中，形成均勻溶液再引發(fā)與第一種聚合物發(fā)生接枝反應(yīng)，形成共聚物。例如，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）。以順丁橡膠為骨架，將苯乙烯、丙烯腈接枝的方法，生產(chǎn)ABS。10第十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物制備技術(shù)(IPN)所謂互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是先制備一種交聯(lián)聚合物，將其在含有活化劑和交聯(lián)劑的第二種聚合物單體中溶脹，然后再進(jìn)行聚合。11第十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四

例如(聚丙烯酸乙酯），丙烯酸乙酯交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸四甘醇酯經(jīng)光引發(fā)生成交聯(lián)PEA，用苯乙烯溶脹，再將苯乙烯聚合交聯(lián)，即得到PS/PEA互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。環(huán)氧樹(shù)脂/聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。12第十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四聚氨酯/環(huán)氧樹(shù)脂互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物

加入少量的環(huán)氧樹(shù)脂(5份)時(shí)，產(chǎn)生了復(fù)合損耗因子峰值，而隨著環(huán)氧樹(shù)脂含量的增加，每個(gè)體系的復(fù)合損耗因子峰值所對(duì)應(yīng)溫度趨向一個(gè)定值。從宏觀來(lái)看，聚氨酯組分和環(huán)氧組分形成了均相產(chǎn)物。

(1學(xué)時(shí))13第十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.2共混的基本概念1.1.2.1共混物的組成及共混比表示方法a基體樹(shù)脂100份，其它組分的重量分?jǐn)?shù)例如：PVC100穩(wěn)定劑5潤(rùn)滑劑1抗沖改性劑8填料10再如：HDPE100發(fā)泡劑2交聯(lián)劑0.2這種表示共混物組成的方法很適合工業(yè)化生產(chǎn)，主要是因?yàn)榫酆衔镆话銥?5公斤一個(gè)包裝，所以比較便于計(jì)量。14第十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四橡膠配方例NR/SBR配方例(天然橡膠/丁苯橡膠）NR+SBR100NR/SBR70/30炭黑50S1.5（硫化劑）TT0.3（硫化促進(jìn)劑）CZ1.0（硫化促進(jìn)劑）15第十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四b質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)于雙組分m1,m2分別為第一組分和第二組分的質(zhì)量w1,w2分別為第一組分和第二組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)16第十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四c體積分?jǐn)?shù)對(duì)于雙組分V1,V2分別為第一組分和第二組分的體積φ1,φ2分別為第一組分和第二組分的體積分?jǐn)?shù)添加型導(dǎo)電高分子材料，其中永久抗靜電劑碳黑必須達(dá)到一定的體積分?jǐn)?shù)，材料才能導(dǎo)電。17第十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四d摩爾分?jǐn)?shù)對(duì)于雙組分x1,x2分別為第一組分和第二組分的摩爾數(shù)n1,n2分別為第一組分和第二組分的摩爾分?jǐn)?shù)18第十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.2.2共混物的均勻性與分散程度均勻性是指被分散物質(zhì)在共混體內(nèi)濃度分布的均一性，或者說(shuō)分散相濃度變化的大小。aba均勻性差b均勻性好19第十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四分散程度

是指被分散物質(zhì)破碎程度如何，或者說(shuō)分散相在基體樹(shù)脂中的破碎程度，一般用分散相的平均粒徑和分布來(lái)表示。20第二十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四平均算術(shù)直徑平均面積直徑21第二十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四ab分散相平均粒徑接近，但分布不同的共混物a粒徑分布寬b粒徑分布窄22第二十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四分散相平均粒徑分布示意圖23第二十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四橡膠塑料增韌d橡膠含量高，材料的強(qiáng)度就會(huì)降低如何盡量降低橡膠的用量，使材料的韌性提高？dc臨界距離24第二十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.3聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)概念：相共混體系中具有相同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的任何均勻部分稱為相。連續(xù)相共混物中連續(xù)而不間斷的相稱為連續(xù)相。分散相間斷而分散在連續(xù)相中的組分稱為分散相。25第二十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本特征：一種聚合物組分（作為分散相）分散于另一種聚合物組分（基體）中，或者兩組分構(gòu)成的兩相以相互貫穿的連續(xù)形式存在。聚合物共混物兩相（分散相和基體）之間一般存在相互浸潤(rùn)的過(guò)渡層，稱為界面層，它對(duì)共混物的性能起著十分重要的作用。26第二十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四界面層的形成兩相相互接觸，兩種聚合物大分子鏈之間的相互擴(kuò)散。界面層的作用兩相之間的粘合，傳遞應(yīng)力。27第二十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四界面層的厚度界面層厚度約為數(shù)十埃至數(shù)百埃，根據(jù)Helfand理論，當(dāng)分子量很大時(shí)，△l=2（k/χ12）1/2式中：k－常數(shù)，χ12－相互作用參數(shù)，χ12=（δ1－δ2）2/RT基體相分散相界面28第二十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.3.1非結(jié)晶聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)單連續(xù)結(jié)構(gòu)兩相互鎖或交錯(cuò)結(jié)構(gòu)兩相連續(xù)（雙連續(xù)）結(jié)構(gòu)29第二十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四單連續(xù)結(jié)構(gòu)分散相結(jié)構(gòu)球形層片狀不規(guī)則細(xì)胞狀羧基丁腈橡膠增韌環(huán)氧樹(shù)脂（球形）

30第三十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四分散相為層片狀31第三十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四分散相為不規(guī)則形狀（HIPS)32第三十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四分散相為細(xì)胞狀33第三十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四兩相交鎖或交錯(cuò)結(jié)構(gòu)（兩相共連續(xù)）包括層片狀結(jié)構(gòu)和互鎖結(jié)構(gòu)嵌段共聚物中易產(chǎn)生這種結(jié)構(gòu)SBS(丁二烯含量60％）的TEM照片34第三十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)聚合物網(wǎng)絡(luò)相互貫穿，整個(gè)聚合物形成一個(gè)交織的網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)相都是連續(xù)的。一般出現(xiàn)在互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物中。聚丁二烯/聚苯乙烯電鏡照片35第三十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四結(jié)構(gòu)表征方法透射電鏡法分散相進(jìn)行染色或者刻蝕的方法掃描電鏡刻蝕的方法鍍金光學(xué)顯微鏡相差顯微鏡36第三十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四對(duì)于非晶聚合物共混材料大量的研究結(jié)果表明：在大多數(shù)情況下呈現(xiàn)單連續(xù)結(jié)構(gòu)，也稱“海－島”結(jié)構(gòu)。連續(xù)相稱為“海相”，分散相稱為“島相”。連續(xù)相體現(xiàn)材料的基本性能，如拉伸強(qiáng)度等，而分散相對(duì)共混物的某些性能如阻隔性、沖擊強(qiáng)度等貢獻(xiàn)明顯。37第三十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四郭寶華等·MBS對(duì)聚碳酸酯的增韌作用及其增韌機(jī)理的探討,橡塑技術(shù)與裝備,2006,32(7)：23－27(1學(xué)時(shí))其中黑色顆粒為OsO4染色的MBS。由圖可知，低螺桿轉(zhuǎn)速下MBS小顆粒形成聚集體，一簇一簇的分散在PC基體中。高螺桿轉(zhuǎn)速下MBS顆粒聚集體小于低螺桿轉(zhuǎn)速下MBS顆粒聚集體尺寸。38第三十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.3.2含結(jié)晶聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)共混物中某一組分為結(jié)晶聚合物共混物中兩相均為結(jié)晶聚合物39第三十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四共混物中某一組分為結(jié)晶聚合物abcd晶粒分散在非晶區(qū)中球晶分散在非晶區(qū)中非晶相分散于球晶中相疇較大非晶相分散在球晶中40第四十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四共混物中兩相均為結(jié)晶聚合物ab共混后原來(lái)結(jié)晶的兩種材料形成非晶態(tài)的共混體系a為相容性好時(shí)形態(tài)；b為相容性不好時(shí)形態(tài)PBT/PET熔融共混發(fā)生酯交換形成嵌段共聚物41第四十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四cd共混后兩結(jié)晶聚合物分別結(jié)晶,兩種晶體分散在非晶態(tài)中共混物中兩相均為結(jié)晶聚合物42第四十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四ef共混物中兩相均為結(jié)晶聚合物共混后兩結(jié)晶聚合物分別形成球晶e球晶中有非晶區(qū)f共結(jié)晶43第四十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四對(duì)于結(jié)晶聚合物共混材料

應(yīng)依據(jù)制品對(duì)材料性能的要求決定其結(jié)構(gòu)。如要求高強(qiáng)、高耐熱、耐沖擊的共混材料，最好形成一相為連續(xù)的晶體，而另一項(xiàng)分散在其中，或兩相形成共晶結(jié)構(gòu)。如何對(duì)兩相形成共晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征？例如LLDPE/LDPE。44第四十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.4共混原則聚合物共混聚合物與填充增強(qiáng)劑的共混45第四十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四聚合物共混相容性原則流變學(xué)原則表面張力原則分子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)原則46第四十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四相容性原則根據(jù)熱力學(xué)第二定律，兩種化合物等溫混合時(shí)自由能變化熱焓變化熵變化混合才能自動(dòng)發(fā)生。47第四十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四混合物摩爾體積組分1的溶解度參數(shù)組分2的溶解度參數(shù)溶解度參數(shù)為單位體積內(nèi)聚能密度的平方根48第四十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四密度摩爾吸引常數(shù)或者G-凝聚能常數(shù)鏈節(jié)相對(duì)分子量聚合物溶解度參數(shù)計(jì)算方法49第四十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四50第五十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四51第五十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四52第五十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四53第五十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四組分1的分子數(shù)組分1的體積分?jǐn)?shù)組分2的分子數(shù)組分2的體積分?jǐn)?shù)波爾茲曼常數(shù)54第五十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四很小55第五十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四56第五十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四聚合物相容性的判斷注意上式溶解度參數(shù)的單位是(cal/cm3)1/2，如換算成（J/cm3)1/2，則應(yīng)乘以2.04，為：57第五十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四對(duì)于不相容聚合物如何進(jìn)行共混添加增容劑的方法增容劑分類非反應(yīng)型反應(yīng)型58第五十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四非反應(yīng)型增容劑：對(duì)于聚合物A、B二者相容性差，其增容劑為A與B的接枝或嵌段共聚物。例PP/PE（EPDM)。此外，A與C（與B相容性好）聚合物PS/PVDF

(PS/PMMA嵌段共聚物)、D（與A相容性好）與E（與B相容性好）聚合物（SAN/SBR聚丁二烯與PMMA共聚物)。聚偏二氟乙烯59第五十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四EVA-g-MAH作為EVA/PA的反應(yīng)增容劑(1學(xué)時(shí)）60第六十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四流變學(xué)原則

等粘點(diǎn)或等粘區(qū)原則：組成共混體系的聚合物的粘度越接近，越能混合均勻。除了分子結(jié)構(gòu)因素外，聚合物的粘度受到剪切速率和溫度的影響。61第六十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四平板V2壓力壓力e剪切速率剪切粘度聚合物剪切應(yīng)力平板V162第六十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四聚合物的熔體粘度聚合物的熔體粘度毛細(xì)管流變曲線63第六十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四表面張力相近原則為使聚合物之間有足夠的粘結(jié)力，兩相間應(yīng)有良好的接觸和相互浸潤(rùn)作用。兩相之間的浸潤(rùn)狀況取決于兩相間的表面張力差。聚合物之間的表面張力差越小，聚合物分子之間越容易擴(kuò)散，兩相間的粘結(jié)強(qiáng)度越高，共混物的性能越優(yōu)良。64第六十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四材料的表面張力65第六十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四分子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)原則即分子鏈段滲透相近原則。當(dāng)兩種聚合物相互接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生鏈段之間的相互擴(kuò)散。若兩種聚合物大分子具有相近的活動(dòng)性，則兩種大分子的鏈段就以相近的速度相互擴(kuò)散，形成模糊的界面層，界面層的厚度越寬，共混物的性能越好。66第六十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四聚合物與填充增強(qiáng)劑的共混聚合物－填充增強(qiáng)劑體系的相態(tài)結(jié)構(gòu)填料與聚合物的相容性填充劑粒徑對(duì)聚合物性能的影響67第六十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四多數(shù)纖維狀、顆粒狀填料填充的聚合物共混物，其微觀相態(tài)為聚合物呈連續(xù)相，填料為分散相。連續(xù)相與分散相之間有一界面層，兩相通過(guò)界面層結(jié)合在一起。界面層間的作用力強(qiáng)，粘合性好，則增強(qiáng)效果明顯。聚合物－填充增強(qiáng)劑體系的相態(tài)結(jié)構(gòu)68第六十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四纖維增強(qiáng)聚合物纖維品種:玻璃纖維、碳纖維、尼龍纖維、硼纖維、芳綸纖維等。從性能價(jià)格上比較，目前國(guó)內(nèi)外主要使用玻璃纖維增強(qiáng)聚合物。69第六十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四玻璃纖維的表面有機(jī)修飾偶聯(lián)劑：例如硅烷，原理：利用硅烷的烷氧基與玻璃纖維表面的羥基反應(yīng)，玻璃纖維表面形成接枝有機(jī)物，大大提高了玻纖與聚合物的粘接強(qiáng)度。反應(yīng)增容：采用反應(yīng)增容的方法也取得了一定的進(jìn)展。如用HDPE-g-MAH，EAA增容。70第七十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四玻璃纖維的偶聯(lián)劑修飾71第七十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四HDPE-g-MAH與碳酸鈣反應(yīng)增容機(jī)理填料的反應(yīng)增容機(jī)理72第七十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四無(wú)機(jī)填料填充增強(qiáng)為了改善聚合物的剛性，常使用許多無(wú)機(jī)物和有機(jī)物填充在聚合物中，如碳酸鈣、云母、滑石粉等。改性工藝通常采用一步法或二步法一步法：所謂一步法即將聚合物與填料、改性劑通過(guò)混合均勻后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒后即得到改性產(chǎn)品。73第七十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四二步法即聚合物與改性母粒混合后通過(guò)造粒得到改性產(chǎn)品。采用填充改性后的產(chǎn)品可顯著提高材料的拉伸屈服強(qiáng)度、彎曲模量，降低成型收縮率，但材料的粘度增加，在加工過(guò)程中需要提高加工溫度，材料的表觀質(zhì)量也會(huì)下降。74第七十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四

除了填料的表面化學(xué)活性對(duì)高聚物的填充補(bǔ)強(qiáng)效果明顯外，粒徑的大小也起重要作用。如納米級(jí)的碳酸鈣、納米級(jí)粘土(其粒子尺寸等無(wú)機(jī)填料對(duì)塑料的增強(qiáng)、增韌效果非常明顯。

填料粒徑≤1μm；對(duì)聚合物方有補(bǔ)強(qiáng)效果；平均粒徑≥10μm；很難作為聚合物的填料；平均粒徑在1－10μm之間的填料，只能起增容作用。填充劑粒徑的影響75第七十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四目數(shù)粒度,μm目數(shù)粒度,μm目數(shù)粒度,μm5390014010416001010200017089180081611902007420006.5208402306125005.5257102705330005305903254435004.5355004003840003.4404204603050002.7453505402660002.5502976502170001.25602508001980178900151001501100131201241300111學(xué)時(shí)76第七十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.5共混體系的類型及特征固體/固體混合固體聚合物與其它固體組分的混合(體積擴(kuò)散,對(duì)流混合機(jī)理)。液體/液體混合主要是小分子液體與聚合物及聚合物熔體進(jìn)行混合(分子擴(kuò)散機(jī)理、體積擴(kuò)散機(jī)理對(duì)流混合機(jī)理）。固體/液體混合聚合物熔體與固體添加劑，三個(gè)步驟：潤(rùn)濕、分散、均化。77第七十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四潤(rùn)濕剪切分散均化78第七十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1.6共混過(guò)程要求混煉的要素：剪切、分配置換、壓縮、拉伸、聚集。79第七十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四剪切應(yīng)力分散相與連續(xù)介質(zhì)的粘度比界面張力系數(shù)液珠直徑聚合物臨界破碎條件80第八十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四81第八十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四分流、合并和置換

利用器壁，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行分流，即在流道中設(shè)置剪切片，進(jìn)行分流。分流后，有的在流動(dòng)下游再合并為原狀態(tài)，有的在各分流束內(nèi)循環(huán)流動(dòng)后再合并，有的在各分流束進(jìn)行相對(duì)位置交換后再合并，還有上述幾種過(guò)程一起作用的情況。82第八十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四ab相鄰兩股束流分流后合并時(shí)距離盡量遠(yuǎn)，才能實(shí)現(xiàn)置換的作用。分流、合并和置換示意圖83第八十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.2混合與混煉設(shè)備混合與混煉工藝的區(qū)別前者物料的分散通常不受外界壓力作用，物料的狀態(tài)也不產(chǎn)生變化；而后者物料是在擠壓的狀態(tài)進(jìn)行的，當(dāng)物料承受外力作用時(shí)，不僅密度提高，而且產(chǎn)生剪切流動(dòng)，這樣可以增強(qiáng)對(duì)物料的剪切作用，提高分散效果。84第八十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.2.1初混合設(shè)備物料在非熔融狀態(tài)下（粉料、粒料、液體添加劑）進(jìn)行混合所用的設(shè)備。主要有：轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)、螺帶混合機(jī)、Z型捏合機(jī)、高速混合機(jī)。85第八十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)組成：傳動(dòng)裝置、混合室原理：物料在粘結(jié)及物料與側(cè)壁間的摩擦力作用下隨鼓升起，離心力使物料與側(cè)壁間的壓力增加，摩擦力增大。升到一定高度，在重力作用下，落到低部，實(shí)現(xiàn)物料的分配置換。86第八十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四操作工藝轉(zhuǎn)速：3-30r/min填充率：填充率太小，影響生產(chǎn)效率。填充率太大時(shí)，物料流動(dòng)分布區(qū)間受到限制，置換和對(duì)流區(qū)域減小，不利于混合效果。對(duì)于粉狀物料，填充率0.3-0.4；對(duì)于粒狀物料，填充率0.7-0.8。87第八十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四螺帶式混合機(jī)組成：傳動(dòng)裝置、螺帶、混合室（帶有加熱冷卻套）。混合機(jī)理：雙螺帶的旋轉(zhuǎn)使物料軸向運(yùn)動(dòng)方向相反，實(shí)現(xiàn)軸向的分配置換。臥式雙螺帶混合機(jī)88第八十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四原理：在螺帶運(yùn)動(dòng)下，將物料沿壁提起，在兩筒相交處進(jìn)行交錯(cuò)混合，實(shí)現(xiàn)分配置換。剪切作用。立式雙螺帶混合機(jī)89第八十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四Z型混合機(jī)組成：雙轉(zhuǎn)子、混合室、驅(qū)動(dòng)裝置。原理：相交式（同速）、相切式（具有速比1.5:1、2:1、3:1)相交式利于物料的分布置換，同向旋轉(zhuǎn)相切式剪切速率更大。轉(zhuǎn)子與混合室之間的間隙較小。90第九十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四91第九十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四高速混合機(jī)92第九十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四高速混合機(jī)組成：攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、擋板、機(jī)筒。原理：在攪拌裝置（快速葉輪）的作用下，物料沿筒壁上升，上升到一定高度在重力作用下落下，然后循環(huán)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)重疊和置換。剪切產(chǎn)生的熱量使塑料升溫，有利于增塑劑的吸收和潤(rùn)滑劑的熔化。一般具有快速和慢速兩檔。生產(chǎn)中一般配有熱混合機(jī)和冷混合機(jī)。規(guī)格：以體積計(jì)，如GH100。1學(xué)時(shí)93第九十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.2.2混煉設(shè)備開(kāi)煉機(jī)密煉機(jī)連續(xù)混煉機(jī)94第九十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四開(kāi)煉機(jī)開(kāi)放式煉膠機(jī)和開(kāi)放式煉塑機(jī)，屬間歇設(shè)備。結(jié)構(gòu)：輥筒、軸承、機(jī)架、橫梁、傳動(dòng)裝置、潤(rùn)滑裝置、加熱冷卻裝置、緊急制動(dòng)裝置。用途：塑煉、混煉、塑化等規(guī)格型號(hào)：前輥筒工作部分直徑×后輥筒工作部分直徑×輥筒工作部分長(zhǎng)度95第九十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四工作原理96第九十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四接觸角97第九十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四密煉機(jī)1.密煉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)密煉機(jī)主要由5個(gè)部分和5個(gè)系統(tǒng)組成。5個(gè)部分是密煉室；轉(zhuǎn)子及密封裝置；加料及壓料機(jī)構(gòu)；卸料機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)裝置；機(jī)座。5個(gè)系統(tǒng)是：加熱冷卻系統(tǒng)；氣動(dòng)控制系統(tǒng)；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)；潤(rùn)滑系統(tǒng)；電控系統(tǒng)。98第九十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.用途和種類橡膠的塑煉，橡膠的混煉，制備塑煉膠或混煉膠。塑料的混煉、塑化。密煉機(jī)的分類，一般可分成下列幾種：⑴按機(jī)器工作方式分為：間歇式和連續(xù)式密煉機(jī)；⑵按密煉機(jī)的結(jié)構(gòu)分為：整體翻轉(zhuǎn)式、前后組合式、上下開(kāi)放式三種；99第九十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四⑶按轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速分為：慢速密煉機(jī)（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在20r/min以下）、中速密煉機(jī)（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在30r/min左右）和快速密煉機(jī)（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在40r/min以上），此外還有雙速、變速密煉機(jī)等；⑷按卸料方式分為側(cè)面卸料和下面卸料，按卸料門結(jié)構(gòu)又有滑動(dòng)式和擺動(dòng)式；⑸按轉(zhuǎn)子的橫截面幾何形狀分有三角形、圓筒型和橢圓型密煉機(jī)；⑹按上頂栓對(duì)被加工物料施加的壓力分為：低壓、高壓和變壓三類。100第一百頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四

工藝過(guò)程101第一百零一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四工作原理102第一百零二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四連續(xù)混煉機(jī)－雙階擠出機(jī)103第一百零三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四104第一百零四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四FCM混煉機(jī)（連續(xù)混煉機(jī)）105第一百零五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四傳遞式混煉擠出機(jī)106第一百零六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四行星螺桿擠出機(jī)107第一百零七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四FMVX混煉機(jī)組（混合、排氣、擠出機(jī)組）加實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)108第一百零八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.3高分子材料的混合及混煉工藝高分子材料的混合和混煉過(guò)程高分子材料的混合和混煉工藝109第一百零九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.3.1高分子材料的混合和混煉過(guò)程1.3.1.1橡膠的塑煉和混煉橡膠加工工藝過(guò)程塑煉－混煉－硫化分子結(jié)構(gòu)的變化：高分子量的生膠－低分子量塑煉膠－加入橡膠助劑－變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)橡膠制品。賦予橡膠制品良好的彈性和強(qiáng)度。110第一百一十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四a塑煉目的塑煉機(jī)理評(píng)價(jià)方法影響因素111第一百一十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四塑煉的目的什么是塑煉？對(duì)橡膠進(jìn)行加工，使橡膠由彈性狀態(tài)變?yōu)榭伤苄誀顟B(tài)，使橡膠具有可塑性的過(guò)程稱為塑煉。塑煉的目的降低橡膠的彈性，使生膠具有一定的可塑性和流動(dòng)性，滿足工藝要求。112第一百一十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四橡膠塑煉的方法

低溫塑煉（110℃以下）

高溫塑煉（110℃以上）113第一百一十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四橡膠低溫塑煉機(jī)理（110℃以下）自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基是由于機(jī)械力的作用導(dǎo)致分子鏈斷裂而產(chǎn)生的114第一百一十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四高溫塑煉機(jī)理（110℃以上)自由基是由于橡膠分子鏈的氧化而產(chǎn)生的缺氧時(shí)的交聯(lián)不穩(wěn)定形成分子量較小的橡膠分子鏈115第一百一十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四塑煉程度的評(píng)價(jià)1.門尼粘度橡膠的門尼粘度在60以下可塑性較大，不用塑煉，門尼粘度大于60，需要塑煉。不同制品及加工方法對(duì)門尼粘度的要求不同。涂膠、擦膠可塑性較大。2.可塑度控制可塑度來(lái)保證各種工藝所用塑煉膠的可塑性。116第一百一十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四門尼粘度的測(cè)試方法

ML1＋4100℃，表示在100℃溫度下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為2轉(zhuǎn)/分鐘，預(yù)熱1分鐘，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)4分鐘后，測(cè)得的扭距值。扭距為0.84公斤×厘米為1個(gè)門尼粘度。117第一百一十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四可塑度的測(cè)定φ16h0P=5公斤h1h2壓縮3分鐘后的高度恢復(fù)3分鐘后的高度118第一百一十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四P=S×RS=2×(h0-h1)/(h0+h1)R=(h0-h2)/(h0-h1)柔軟性彈性恢復(fù)性可塑度119第一百一十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四影響因素分析機(jī)械力氧的作用溫度的作用靜電作用塑解劑的作用120第一百二十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四機(jī)械力的影響

塑煉時(shí)，生膠受到機(jī)械的拉伸、擠壓和剪切應(yīng)力的作用，橡膠分子鏈?zhǔn)艿綑C(jī)械力發(fā)生斷裂。絕大部分在分子鏈的中部斷裂。分子鏈?zhǔn)艿降臋C(jī)械力F0∝M2(每一根分子鏈的分子量），由此可以看出，當(dāng)溫度較低時(shí)，分子鏈長(zhǎng)的受到機(jī)械力大。因此，低溫塑煉時(shí)，分子量降低，分子量分布變窄。121第一百二十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四122第一百二十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四123第一百二十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四124第一百二十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四氧的作用從橡膠的高低溫塑煉機(jī)理分析，自由基的產(chǎn)生，低溫是在機(jī)械力的作用下產(chǎn)生的。氧氣的參與使過(guò)程加快。高溫下，沒(méi)有氧氣的作用，沒(méi)有自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，橡膠的分子量不會(huì)下降，塑煉過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。125第一百二十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四126第一百二十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四溫度的作用低溫塑煉的高溫區(qū)，高溫塑煉的高溫區(qū)的門尼粘度的差別。127第一百二十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四在100℃左右粘度最低，即塑煉程度最高。其原因是：機(jī)械力和氧化共同作用的結(jié)果。128第一百二十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四靜電作用靜電的作用：生膠在機(jī)械力的作用下，產(chǎn)生靜電，使鄰近的空氣中的氧氣活化，加速橡膠分子的氧化斷鏈作用。129第一百二十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四化學(xué)塑解劑：提高生膠的塑煉效果。苯硫酚的作用，苯硫酚與氧氣作用生成兩個(gè)自由基。引發(fā)使塑煉過(guò)程加快。過(guò)氧化物裂解產(chǎn)生自由基，產(chǎn)生鏈引發(fā)。塑解劑的作用130第一百三十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四1學(xué)時(shí)131第一百三十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四b混煉混煉膠的配方組成橡膠硫化劑硫化促進(jìn)劑硫化活性劑防老化劑補(bǔ)強(qiáng)劑（炭黑、白炭黑）等混煉過(guò)程132第一百三十二頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四硫化劑作用：使橡膠產(chǎn)生交聯(lián)的助劑主要包括硫磺粉、升華硫磺、沉淀硫磺、膠體硫磺、不溶性硫磺；含硫化合物，二硫化四甲基秋蘭姆（TMTD)，二硫代嗎啡啉；非硫類硫化劑，金屬氧化物，氧化鋅、氧化鎂、過(guò)氧化物、烷基酚醛樹(shù)脂。

133第一百三十三頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四134第一百三十四頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四硫化促進(jìn)劑凡能加快橡膠硫化速度，縮短硫化時(shí)間，降低硫化反應(yīng)溫度，較少硫化劑的用量并能提高或改善硫化膠的物理機(jī)械性能的配合劑，稱為硫化促進(jìn)劑。常見(jiàn)的是：噻唑類、秋蘭姆類、次磺酰胺類、胍類、二硫代氨基甲酸鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類、硫脲。硫化活性劑（提高促進(jìn)劑的活性，金屬氧化物和硬脂酸）135第一百三十五頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四硫化活性劑硫化活性劑（提高促進(jìn)劑的活性，金屬氧化物和硬脂酸）136第一百三十六頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四防老化劑

橡膠在長(zhǎng)期貯存和使用過(guò)程中，由于受到熱、氧、臭氧的作用，容易老化，表現(xiàn)為力學(xué)性能下降。為此，應(yīng)加入防老化劑。常見(jiàn)的是胺類、酚類。補(bǔ)強(qiáng)劑（炭黑、白炭黑）、軟化劑（提高膠料的塑性，有利于配合劑的分散的助劑）、防焦劑、填充劑等。137第一百三十七頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四混煉過(guò)程混煉過(guò)程主要是各種助劑在塑煉膠中混合與分散的過(guò)程。如何保證配合劑分散均勻，是混煉工序的核心。首先看一下助劑在橡膠中的分散過(guò)程，主要包括潤(rùn)濕－剪切分散－均化三個(gè)過(guò)程。138第一百三十八頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四潤(rùn)濕剪切分散均化139第一百三十九頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四潤(rùn)濕過(guò)程，橡膠與助劑的相容性。相容性越好，助劑表面越容易被橡膠潤(rùn)濕。橡膠粘度越小，助劑越容易被潤(rùn)濕。剪切分散就要提高剪切力，剪切力與粘度和剪切速率相關(guān)。粘度和剪切速率越大，剪切力越大。均化與設(shè)備的分配置換能力有關(guān)。140第一百四十頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四橡膠硫化條件的測(cè)定物理機(jī)械性能法通過(guò)測(cè)試不同硫化條件下的力學(xué)性能得到硫化條件專用儀器法硫化儀化學(xué)方法硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的變化通過(guò)溶劑法測(cè)定141第一百四十一頁(yè)，共一百五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四142