高分子材料成型与加工

由于离心力作用，物料抛向混合室内壁，沿壁面上升； 上升到一定高度后，由于重力原因，又回到叶轮中心； 又被叶轮抛起，重复以上过程；
叶轮转速很快： 快速运动的粒子相互碰撞，摩擦，使得团块 破碎；
升到物料温度：物料迅速进行交叉的混合；
促进了物料组分的均匀分布和对液态添加剂的吸收 11
加料：混合室的上部 卸料：混合式的下部 上下两部分的关闭和开启均有压缩空气 操纵； 物料温度的控制：
混合器夹套加热常在开车时进 行，以后剪切作用增加，物料 产生热量，因此有时要通过夹 套冷却，冷却时叶轮相应减速；
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开炼机又称双辊炼塑机或者炼胶机。 它是通过两个转动的辊筒将物料混合或使得物料达到规定 状态；
主要应用： • 橡胶的塑炼和混炼 • 塑料的塑化和混合 • 填充与共混改性物的混炼 • 母料的制备等
分布混合作用：通过对物料的搅动、翻转、推拉作 用使物料中各组分发生位置更换。对于熔体则可 使其产生大的剪切应变和拉伸应变，增大组分的 界面面积等达到分布混合的目的。
代表性设备：有重力混合器、气动混合器及一般用 于干混合的中、低强度混合器等。
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第二节 混合设备
分散混合设备：主要具有使混合物中组分粒度减小， 即具有分散混合的能力。
密炼机工作时，物料有加料口加入， 上丁栓在气压驱动下将物料压入混 炼室；
工作过程，上丁栓始终压住物料； 各种物料在转子的作用下进行强烈的
混合； 混合完毕后，下顶栓开启，物料
由排料口排出；
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三、连续混合设备
第二节 混合设备
混合设备是完成混合操作工序必不可少的工具，混合物的 混合质量指标，经济指标及其其他各项指标在很大程度上 取决于混合设备的性能。
一、混合设备的分类 ➢ 操作方式：间歇式、连续式 ➢ 混合过程特征：分布式、分散式 ➢ 混合物强度大小：高强度、中强度、低强度
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第二节 混合设备
1、间歇式和连续式 间歇式混合设备：混合过程是不连续的。 混合过程三个主要步骤：投料、混炼、卸料，周而
滚筒类混合设备：利用混合室的旋转来达到混合目的，如鼓 式混合机、双锥混合机和V形混合机。是中、低强度的分 布混合设备，适于粉料，粒状料固态物料的初混，也可适 用于固态物料加入少量液态添加剂。
转子类混合设备：利用混合室的转动部件-转子的转动进行混 合，如螺带混合机、锥筒螺杆混合机、犁状混合机、双行 星混合机、Z形捏合机、高速混合机等。是高强度混合设 备。
典型设备：如单、双螺杆挤出机。
尽管连续混合设备较间歇式混合设备有许多优点，但是
目前许多加工工序仍是间歇式的，再加上间歇式混合设备
具有随时调整混合工艺且具有高的混合强度，因而间歇式
混合设备仍然具有广泛的应用。
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第二节 混合设备
2、分布式混合设备和分散式混合设备
分布混合设备：具有使混合物中组分扩散、位置更 换、形成各组分在混合物中浓度趋于均匀的能力， 即具有分布混合的能力。
最主要设备是开炼机与密炼机，从结构角度来看，应属于转
子类混合器，用途广泛，混合强度高。
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在高分子材料加工过程中，间歇设备用的最多的是Z型 捏合机，高速混合机，开炼机和密炼机。
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Z型捏合机混合过程
混合时，物料借助于相向运动的一对搅拌器沿着混合室的侧壁 上翻而后在混合室的中间下落，再次为搅拌器所用。这样，周 而复始，物料得到折迭和撕捏作用，从而达到混合均用的目的。
许用应力：材料所能承受 的最大应力值
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密炼机：即是封闭性塑炼机或者 炼胶机，是在开炼机的基础上发
展而来的。 ➢ 密炼机的混炼室是密闭的，混
合过程物料不会外泄，可以避 免添加剂氧化与挥发，且容易 加入液态添加剂； ➢ 有效的改善工作环境，降低劳 动强度，缩短了生产周期；
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-结构简图
源自文库17
-密炼机混合过程：
➢ 强度的大小区分没有严格的数量指标，有些资料 建议以混合物料的批量多的混合设备为低强度混 合设备，反之，能混合物料的批量少的混合设备 为高强度混合设备；
➢ 习惯上，常以物料所受的剪切力大小或剪切变形 程度来决定混合强度的高低。
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二、间歇混合设备
静式混合设备：重力混合器和气动混合器，混合器的混合室 是静止的，依靠重力和气动力使得物料流动混合，是温和 的低强度混合器，适用于大批量固态物料的分布混合。
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-开炼机混合过程：
➢ 开炼机工作时，两个滚筒相向旋转，且速度并不等； ➢ 放在滚筒上的物料由于和滚筒表面的摩擦和粘附作用以及
物料之间的粘力拉入辊隙之间； ➢ 辊隙间的物料受到强烈的挤压和剪切作用，物料产生很大
的形变，增加各组分之间的界面，产生分布混合； ➢ 剪切力大于物料的许用应力时，物料就会分散开；
分散混合作用：设备主要通过向物料施加剪切力、 挤压力而达到分散目的。
代表性设备：开炼机、密炼机等。
注意: 分散混合能力和分布混合能力往往是混合设 备同时具有的，因为任何一个混合过程总是同时 具有分散与分布的要求，只是侧重点不同。
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第二节 混合设备
3．高强度、中强度和低强度混合设备
➢ 根据混合设备在混合过程中向混合物施加的速度、 压力、剪切力及能量损耗的大小，可以分为高强 度、中强度和低强度混合设备。
复始。 特点：可见在整个混合周期内非混合时间占相当比
例，因此间歇混合设备的生产效率较低。但可以 在混合操作过程中随时调整混合工艺，特别是某 些间歇式混合设备具有很高的混合强度，有利于 混合均匀； 典型设备：捏合机、开炼机等。
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第二节 混合设备
连续式混合设备：混合过程是连续的。
特点：由于连续操作，可以调高生产能力，容易实 现自动控制，减小能源消耗，混合质量稳定，降 低操作人员的劳动强度，尤其是配备相应装置后， 可以连续混合-成型，所以连续式混合设备是目前 发展的趋势。
加热和冷却： （1）加热套加热和冷却； （2）搅拌器中心开设通道，捏 合时温度控制更为准确而及时； 真空或者惰性气体封闭工作：
排除水分与挥发物及防止氧气影响；
卸料：
一般是混合室的倾斜，或者底部卸料 9
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折流挡板：使物体运动呈现流化状，更有利于分散；
高速混合机混合过程：
高速混合机工作时，高速旋转的叶轮借助表面与物料的摩 擦力和侧面对物料的推力使得物料沿叶轮切向运动。