《高分子材料基本加工工艺第二版课件 教学课件 ppt 作者 王加龙 主编 吴清鹤 主审第四章 成型用物料的配制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高分子材料基本加工工艺第二版课件 教学课件 ppt 作者 王加龙 主编 吴清鹤 主审第四章 成型用物料的配制（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章,成型用物料的配制,第一节 物料的初加工,一、物料的预处理 二、物料的输送与计量 三、塑料分散体及其制备,一、物料的预处理,1.粉碎、筛析与研磨 粉碎 定义：对物体进行剪切、冲击、压缩、撕裂、摩 擦等作用使物体碎裂； 分类 粗碎：10mm 中碎：10mm50m 细碎：50m,粉碎机理,一、物料的预处理,粉碎 设备 压缩式粉碎机 冲击式粉碎机 切割（剪断）式粉碎机 敲击式粉碎机 摩擦式粉碎机,一、物料的预处理,粉碎 设备的选择 脆性高的树脂选用施加压缩、弯曲、打击、冲击力的设备； 延性、粘性高的树脂，由于摩擦生热而容易软化发粘，可选用施加切断和剪切力的设备； 高延性和高粘度树脂也可用液氨或
2、低温把树脂冷 却脆化后进行粉碎。,一、物料的预处理,粉碎 设备举例 辊筒式压碎机：辊径90200mm，40090r/min，粗碎； 锤击式压碎机：物料被锤击碎，通过直径17mm的筛网并配合500r/min高转可粉碎至几毫米到几微米 叶轮冲击粉碎机：物料在12002500r/min高速旋转的叶轮与壳体上安装的研磨部件之间冲击、磨擦、压缩而被粉碎。可粉碎耐热性差的韧性塑料，但不宜用作纤维状物料的粉碎。 圆盘式粉碎机：物料在离心力作用下因冲击、剪切而被粉碎 旋转式剪切机：由剪切、冲击、压缩、撕裂、磨擦而碎化。,一、物料的预处理,粉碎 设备举例 熔融粉碎机：高温下使物料熔融、研磨，可粉碎大块料 湿式粉
3、碎机：粉碎部件由叶片、切刀叶轮、环、格栅组成，物料在液态或糊状下进行粉碎。可粉碎橡胶、PVC、PA、废塑料等软、硬物料，控制间隙和速度可得到5m米以下的细粒，甚至1m以下的微粒 射流磨：用超声速喷射流粉碎物料得1m左右的微粒 低温粉碎装置,设备举例磨盘式粉碎机,设备举例辊压式粉碎机,设备举例筛式造粒机,一、物料的预处理,筛析 1.原理：对物料按粒度分级，得到细度和均匀度 均满足要求的原料； 2.细度与均匀度 细度：塑料颗粒直径毫米数 均匀度：颗粒粒径分布情况 3.设备 电磁振动筛和平动筛 4.过筛效率相关因素 筛孔和物料形状；料层厚度；物料湿含量；速度,电磁振动筛,一、物料的预处理,研磨 1.
4、研磨目的： 粒度愈细，物料的比表面积愈大，愈有利于物料的混合、分散均匀，有利于提高生产效率和质量 2.研磨的作用： 将物料研细，使之达到要求的细度； 把混合时易结成块或易凝聚的混合物料打散研细，兼有磨细与混合的双重作用。,一、物料的预处理,研磨 3.研磨设备举例 球磨机,一、物料的预处理,研磨 3.研磨设备举例 三辊磨,一、物料的预处理,研磨 3.研磨设备举例 磨粉机,一、物料的预处理,研磨 3.研磨设备举例 磨粉机,一、物料的预处理,2.物料的干燥 干燥的定义 利用加热、热风、真空等方法除去原材料（合成树脂和各种添加剂）中水分及其挥发物的工艺过程； 干燥不充分的危害： a、配料不准； b、混
5、合分散不均匀，制品各部位性能不一； c、水分在加工中的挥发易导致制品的气泡、脱层、表面水纹、凹凸不平、无光泽、翘曲等外观缺陷和制品电性能、力学性能的下降。,一、物料的预处理,2.物料的干燥 原材料的吸湿性与干燥的关系,一、物料的预处理,2.物料的干燥 干燥设备,一、物料的预处理,2.物料的干燥 干燥设备,一、物料的预处理,2.物料的干燥 干燥设备的选择,一、物料的预处理,2.物料的干燥 干燥效果的影响因素 物料的性质、结构、组成及与水的结合方式； 物料的形状、大小、料层厚度； 空气的温度、湿度和流动速度。 常见树脂的干燥条件,二、物料的输送与计量,（1）气动输送系统 正压系统：把物料从一处运到
6、他处或高处。 负压系统：从一个或几个取料点把料抽到一个特 定的投料点。 正压负压联合系统：取样点和投料点可以灵活设置 （2）贮料柜抖动器：利用重力或螺杆强制加料； （3）液体物料的贮运 ：槽车运、贮槽存，齿轮泵送； （4）计量：秤或在线计量系统,三、塑料分散体及其制备,1.PVC分散体概述 PVC分散体：聚氯乙烯及其共聚物与非水液体形 成的悬浮体，又称PVC糊； 分散剂：对PVC溶剂化作用很小的溶剂； 其它主要成份：稀释剂、热固性树脂或其单体 加工工艺：先成型，后烘烤； 加工中的变化：物理变化，化学变化,三、塑料分散体及其制备,1.PVC分散体概述 PVC分散体主要类别 塑性溶胶：PVC+增塑
7、剂 有机溶胶：PVC+增塑剂+分散剂 塑性凝胶：塑性溶胶+胶凝剂 有机凝胶：有机溶胶+胶凝剂,PVC分散体间关系,三、塑料分散体及其制备,2. PVC分散体主要成份及作用 树脂 粒径： 塑性溶胶和塑性凝胶，直径约0.202.0m; 有机溶剂和有机凝胶，直径约0.020.20m 形状： 以球形为最佳，比表面积小，最不易溶剂化； 种类： 以乳液聚合型PVC树脂为最佳。,三、塑料分散体及其制备,2.PVC分散体主要成份及作用 分散剂 增塑剂： 增塑剂黏度：影响分散体黏度 增塑剂溶剂化能力：影响分散体的稳定性 增塑剂常用类型：邻苯二甲酸类 挥发性溶剂： 挥发性溶剂对分散体性能影响：同增塑剂； 常用种类
8、：酮类甲基异丁基甲酮，二异丁基甲酮,三、塑料分散体及其制备,2.PVC分散体主要成份及作用 稀释剂 稀释剂作用： 降低分散体的黏度 降低分散剂的溶剂化能力 稀释剂常用类型：烃类沸点100至200（低于分散剂） 稀释剂应用举例： 芳烃：对PVC树脂略具溶胀作用 萘烃：对PVC树脂几乎没有溶胀作用 脂肪烃：对PVC树脂完全没有溶胀作用,三、塑料分散体及其制备,2.PVC分散体主要成份及作用 胶凝剂 作用及原理 胶凝剂通过物理力使溶胶体成为三维结构凝胶体 种类 常用的有金属皂类和有机质膨润土 用量 用量约为树脂的3%5%,三、塑料分散体及其制备,2.PVC分散体主要成份及作用 填充剂 种类：磨细或沉
9、淀的碳酸钙、重晶石、锻烧白耳 土、硅土、云母粉、纤维素、木粉等； 粒径和形状：直径应为510m； 吸油量：吸油量越大时所配制的分散体的黏度增 加越大 ，而吸油量和填充剂的种类、粒 径、液体的种类有关； 用量：常用20%左右。,三、塑料分散体及其制备,2.PVC分散体主要成份及作用 表面活性剂 作用： 降低或稳定分散体的黏度； 种类： 三乙醇胺、羟乙基化脂肪酸类和各种高相对分子质量的烷基磷酸钠； 用量： 常用4%左右。,三、塑料分散体及其制备,2.PVC分散体主要成份及作用 其它助剂及作用 茚-茚树脂 增加制品表面黏性； 热固性树脂或热固性树脂单体 增加制品硬度； 发泡剂 制造泡沫塑料。,PVC
10、分散体配方举例,三、塑料分散体及其制备,3.分散体的制备 PVC分散体制备步骤 三辊磨：色料、稳定剂和胶凝剂先用少量增塑剂 在三辊磨上混匀 球磨机：树脂及其它物料在球磨机中进行混合 脱泡 PVC分散体配制原则 塑性溶胶或凝胶的配制时，其黏度较大，可以采用行星搅拌型的立式混合机、捏合机或三辊磨 有机溶胶和有机凝胶配制时，宜将增塑剂一起加入，这样可以避免有机液体的挥发损耗以及由此引起的事故,三、塑料分散体及其制备,3.分散体的制备 PVC分散体制备工艺 宜在室温配制并注意冷却，防止溶剂化而导致黏度增大； 混合时搅拌速度应适当，并注意防止卷入空气 PVC分散体配制过程流变性能的变化 混合时，体系的黏
11、度一般是先高后低，如果再进行混合，黏度又能回升。先高后低的原因是团块状树脂逐渐被分散的结果，由低而高则是树脂溶剂化 配制成的分散体的黏度：几至几十Pas不等 混合时间：有23h，也有810h甚至更长，依赖于混合料的配方、混合效果和所需要的分散度。,三、塑料分散体及其制备,3.分散体的制备 PVC分散体制备过程质量控制 黏度 细度：用测定油漆中固态颗粒的方法来检验 仪器：铣有两个斜槽的钢板，板宽约7.5cm；长 约20cm。槽的一端深度为0.1mm，而另 一端为零。沿着槽长有表示深度的标度。 检验：放平钢板，在槽深较大端放入试样后用刮板 顺着钢板匀速刮向另一端，试样表面最先出 现缺料处的标度即为
12、试样细度,三、塑料分散体及其制备,3.分散体的制备 PVC分散体脱泡方法 薄层流动：从斜板上泻下，以便气泡逸出。 真空脱泡； 离心作用脱气； 综合式； 即同时利用上述两种或两种以上作用的结合式,三、塑料分散体及其制备,4.分散体的流变形为 PVC分散体粘度随固体粒子含量增大而增大 PVC分散体随剪切速率增大时的流变形为 牛顿流体假塑性流体胀塑性流体（含量高）； 牛顿流体膨胀性流体（溶胀明显时）； 宾汉流体（加有胶凝剂时）； 储存过程中黏度的增大（溶剂化作用增大）； 分散剂和稀释剂的比例： 存在最佳比例，此时黏度最低。,第二节 塑炼和混炼设备及工作原理,一、开炼机 二、密炼机 三、连续式塑炼设备
13、,一、开炼机,1.开炼机的组成,一、开炼机,1.开炼机的组成,一、开炼机,1.开炼机的组成,一、开炼机,2.开炼机的工作原理,物料与辊筒表面的摩擦角大于或等于物料与辊筒表面的接触角,一、开炼机,2.开炼机的工作原理,钳取力：拖带物料进入辊隙； 挤压力：使物料增密、压实； 速比：通过各层的速度差，对 物料施加剪切、摩擦强 化塑炼效果 反复辊压：使物料的各组分均 化和塑炼均匀 其它因素：辊筒工作转速、温 度及辊筒间隙大小,一、开炼机,3.开炼机的主要技术参数 辊筒直径与长度 辊筒线速度与速比 线速度：指辊径上的切线速度 速比：指后辊的线速度与前辊的线速度之比 生产能力 一次投料量 驱动功率 辊筒规
14、格，辊距大小，辊筒转速及速比，物料，加工温度,二、密炼机,1.结构 压料装置 加料斗包括颈筒及加料门 混炼室 转子 卸料装置 密封装置 转子轴向调节及转子驱动装置 电器控制装置 加热冷却装置 汽、液压传动装置,二、密炼机,2.工作原理示意图,二、密炼机,2.工作原理示意图,二、密炼机,2.工作原理 （1）转子与混炼室壁间的捏炼作用 转子棱与混炼室壁间速度差大，剪切强烈，约为开炼机45倍； 转子棱峰与混炼室壁相对间隙面积小，物料受到棱峰作用后，仍受转子其它面作用，减小了物料的相对静止而造成剪切过热或捏炼不均匀现象。,二、密炼机,2.工作原理,折卷作用,转子与上下顶栓的搅拌作用,二、密炼机,二、密
15、炼机,3.主要技术参数 总容量和工作容量 总容量：密炼机混炼室的实际容积； 工作容量：密炼机一次装料量（额定容量）。 V=V 式中 V工作容积，L； V总容量，L； 填充系数，=55%75%。,二、密炼机,上顶栓对预混料的压力 在一定范围内增加上顶栓压力可以使物料混炼作用增强，缩短炼塑时间，提高生产能力； 生产能力 指单位时间内塑炼物料的重量，用字母Q表示； 功率消耗 功率主要消耗在物料的塑炼过程中。,三、连续式塑炼设备,1.单螺杆挤出机 2.双螺杆挤出机 常用平行同向旋转的双螺杆挤出机； 3.行星螺杆挤出机 4.双阶配混料挤出造粒设备 5.双转子连续混炼机,双转子连续混炼机,双转子连续混炼机
16、,第三节 塑料的混合与塑化工艺,一、塑料的初混合 1.原料的准备 2.原料的混合 3.初混合设备 二、塑料的塑炼和混炼 1.开炼机塑炼 2.密炼机塑炼 3.挤出机的塑化与造粒,1.原料的准备,预处理、称量和输送 过筛、吸磁、去杂质 预热 粉碎、磨碎及母料的制备 称量 输送,2.原料的混合,原料的混合 1.混合 利用设备的搅拌、振动、空气流态化、翻滚、研磨等作用来完成物料的分散和均化； 2.非润性物料的混合操作 加料顺序 按照聚合物、稳定剂、加工助剂、冲击改性剂、色料、填料、润滑剂等的顺序加料； 工艺过程 利用摩擦或外加热升温；混合均化；冷却出料,2.原料的混合,原料的混合 3.润性物料的混合 物料加入设备并预热至稍低于100以驱出水分并促进相关物料更快地吸收增塑剂。当增塑剂份数量多时，可将部分填料随同聚合物加入设备中； 用喷射器将预混并预热增塑剂混合物喷加到到翻动的聚合物中； 加入由稳定剂、染料和增塑剂调制的
