第三章第三章 成型用的物料及其配制成型用的物料及其配制3.1 概述概述 工业上用作成型的塑料有粉料、粒料、溶液和工业上用作成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体等几种完成配制的方法大都靠混合，使它分散体等几种完成配制的方法大都靠混合，使它们形成均匀的复合物们形成均匀的复合物3.2 粉料及粒料的配制粉料及粒料的配制 由聚合物和助剂两类物质组成，聚合物由聚合物和助剂两类物质组成，聚合物为主要成分为主要成分将参加各种助剂的树脂复合物将参加各种助剂的树脂复合物制成粉料或粒料的目的主要是为了装卸、计制成粉料或粒料的目的主要是为了装卸、计量和成型等操作提供方便量和成型等操作提供方便5/13/20241.干混粉料的制备，是将配方中的PVC树脂及其各类助剂、添加剂、经正确计算和准确称量后，参加高速热混合机内进行热混合到达规定温度和时间后，卸入混合机内冷却，得到有一定体积密度、均匀松散、易流动的粉状混合物，可供下道工序单螺杆挤出机造粒或双螺杆挤出机直接成型 5/13/20242.一、物料混合原理一、物料混合原理1.混合种类 按混合物料的物理状态不同可分为干掺混简单混合、捏合和塑炼混炼 干掺混：指两种或两种以上粉、粒状固体物的非强烈混合，但有些物料的干掺混也允许参加少量的液体成分。
主要用于制备粉状成型物料，也常用作造粒的预混操作设备：转鼓式混合机、桨叶式混合机和螺带式混合机捏合：指少量粉状添加剂或液状物与大量粉体介质、纤维固体介质以及糊状介质的强烈混合主要用于湿粉状、纤维状和糊状成型物料的制备设备：Z形捏合机和高速混合机塑炼：指大量的塑性状态聚合物与较少量的液体、粉状和纤维状添加剂的塑性混合广泛用于要求组分均一性高的热固性模塑料和多组分热塑性粒料的配制，而且是聚合物共混改性和成型中物料塑化必不可少的操作设备：二辊开炼机、密炼机和各种类型的塑化挤出机5/13/20243.根据混合过程是否有分散粒子尺寸变小分为非分散混合简单混合与分散混合非分散混合：混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的混合过程如干掺混，通过重复的排列各组分减少非均匀性，运动的根本形式是通过对流来实现它可分为分布性混合和层状混合分布性混合主要发生在固体与固体、固体与液体、液体与液体之间，可能是无规的固体与固体，也可能是有序的熔体与熔体的静态混合层状混合发生在液体与液体之间5/13/20244.分散混合：指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加想界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。
靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的，主要通过剪切应力起作用分散度取决于混合器内最大有效剪切速率和通过次数，剪切速率越高，混合料通过次数越多，分散程度越好5/13/20245.分散混合的主要作用：分散混合的主要作用：1、把较大的添加剂团聚体和聚合物团块破碎为适合于混、把较大的添加剂团聚体和聚合物团块破碎为适合于混合的较小例子；合的较小例子；2、在剪切和传导热的作用下，使聚合物熔融塑化，以降、在剪切和传导热的作用下，使聚合物熔融塑化，以降低聚合物的粘度；低聚合物的粘度；3、粉状或液状的较小粒子组分克服聚合物的内聚能渗入、粉状或液状的较小粒子组分克服聚合物的内聚能渗入到聚合物内；到聚合物内；4、使较小粒子组分分散，即在剪应力的作用下，把添加、使较小粒子组分分散，即在剪应力的作用下，把添加剂聚集体或团聚体的尺寸减小到形成聚集体之前初始剂聚集体或团聚体的尺寸减小到形成聚集体之前初始粒子的最小尺寸；粒子的最小尺寸；5、固相最终粒子分布均匀，使粒子发生位移，从而提高、固相最终粒子分布均匀，使粒子发生位移，从而提高物料的无规程度、随机性或均匀性；物料的无规程度、随机性或均匀性；6、聚合物和活性填充剂之间产生力、聚合物和活性填充剂之间产生力-化学作用，使填充物化学作用，使填充物料形成强化结构。
料形成强化结构5/13/20246.按物料状态分类可分为固体与固体混合、液体与液体混合和液体固体混合三种5/13/20247.2.混合与分散过程混合单纯混合：多组分体系内各组分在其组成单元无本质变化的情况下，相互进入其他组分单元所占空间位置的过程，即在整个体系所占的全部空间内，各组分单元趋向均匀分布的过程分散：多组分体系内的至少一种组分在混合过程中发生了根本单元尺寸减小的变化，即这是一种不仅有组分单元空间位置变化，而且有组分单元本身细化的混合过程组分单元本身的细化在原那么上可到达分子级的程度5/13/20248.3.混合机理混合过程一般是靠分子扩散扩散)、涡旋扩散剪切、体积扩散对流三种作用来完成在实际过程中，三种作用是同时作用的，只是在一定条件下，其中的某种作用占优势而已分子扩散：分子扩散作用是凭借各组分之间的浓度差的推动，使各组分的微粒从浓度大的区域向浓度小的区域迁移，从而到达组成的均一分子扩散在气体和低粘度液体的混合中占支配地位但在聚合物加工中由于熔体黏度很高，熔体于熔体间分子扩散极慢，无实际意义5/13/20249.对固体物料而言，除非在较高温度下才有此作用，一般都不甚显著；而在聚合物熔体中的扩散是一个比较慢的过程，对在挤出机中的混合影响很小。
只有固体和液体、液体与液体之间的扩散才较大，假设物料层很薄时，虽扩散速度很小，但很显著升高温度，增加接触面积，减少料层厚度有利于扩散作用的进行5/13/202410.剪切作用：剪切作用是利用机械的剪切力，促剪切作用：剪切作用是利用机械的剪切力，促使物料的各组分到达均一的混合过程物料在使物料的各组分到达均一的混合过程物料在力的作用下，上平面和下平面之间发生了相对力的作用下，上平面和下平面之间发生了相对的平行移动，结果物料块变形，被偏转或拉长；的平行移动，结果物料块变形，被偏转或拉长；在这个过程中体积没有发生变化，只是截面变在这个过程中体积没有发生变化，只是截面变细，向倾斜方向伸长，从而使外表积增大，分细，向倾斜方向伸长，从而使外表积增大，分布区域扩大，因而进入另外的物料块中，占有布区域扩大，因而进入另外的物料块中，占有的空间时机加大，渗进别的物料中可能性增加，的空间时机加大，渗进别的物料中可能性增加，因而到达混合均匀的目的涡旋扩散需要熔体因而到达混合均匀的目的涡旋扩散需要熔体有较高的流速，势必需要对聚合物施加高的剪有较高的流速，势必需要对聚合物施加高的剪切速率，易使聚合物分解切速率，易使聚合物分解。
5/13/202411.混合效果与剪切力的方向是否改变、剪切速率混合效果与剪切力的方向是否改变、剪切速率的大小有关的大小有关利用剪切力的混合作用，特别适用于塑性物料，利用剪切力的混合作用，特别适用于塑性物料，因为塑性物料粘度大，流动性差，不能粉碎增加粉因为塑性物料粘度大，流动性差，不能粉碎增加粉碎程度，应用剪切作用时，剪切力的距离总是很小，碎程度，应用剪切作用时，剪切力的距离总是很小，因此物料在变形的过程中，即很均匀地被分散在整因此物料在变形的过程中，即很均匀地被分散在整个物料中个物料中5/13/202412.体积扩散：是指在机械搅拌等外力的推动下，物料体系内各组分发生相对位移，从而促使各组分的质点、液滴或固体微粒由体系的的一个空间位置向另一个空间位置运动，以到达各组分单元均匀分布的过程体积扩散在聚合物加工中占支配地位5/13/202413.4.混合状态评定混合是否均匀，质量是否到达预期的要求，混合终点的判断等，都涉及到混合的效果衡量混合效果的方法，随物料性状而不同检验尺度：指考查多组分混合物料均一化程度时所依据的根本组元尺寸试样的大小：指为检验物料混合均匀程度而抽取试样的量，相对于整个混合料的量和相对于根本单元的比例。
为考察混合料中各组分分布均匀程度而抽取试样时，试样量的大小与整个混合料的量相比应当很小，而与组分根本单元相比那么应当很大5/13/202414.1直接描述法直接描述法 直接从混合后的物料中取样并对其混合状直接从混合后的物料中取样并对其混合状态进行检测，可用视觉观察法、聚团计数法、态进行检测，可用视觉观察法、聚团计数法、光学显微镜法、电子显微镜法和光电分析法等光学显微镜法、电子显微镜法和光电分析法等进行一般是将观察所得的混合料形态结构、进行一般是将观察所得的混合料形态结构、各组分微粒的大小及分布情况与标准试样进行各组分微粒的大小及分布情况与标准试样进行比照，或经过统计分析后，以定性或定量的方比照，或经过统计分析后，以定性或定量的方式表征各组分分布的均一性与分散程度式表征各组分分布的均一性与分散程度分布均一性：所抽取试样中混入物通常为小分布均一性：所抽取试样中混入物通常为小组分物料占试样量的比例与理论的或总体的组分物料占试样量的比例与理论的或总体的比例之间差异的大小比例之间差异的大小分散程度：同一组分的相邻粒子间平均距离来分散程度：同一组分的相邻粒子间平均距离来描述，这一平均距离越小就说明分散程度越高。
描述，这一平均距离越小就说明分散程度越高而同一组分的相邻粒子间距离的大小又与各粒而同一组分的相邻粒子间距离的大小又与各粒子自身的大小有关粒子自身的体积越小或在子自身的大小有关粒子自身的体积越小或在混合过程中其体积能不断减小，粒子微观分布混合过程中其体积能不断减小，粒子微观分布可能到达的均匀程度就越高可能到达的均匀程度就越高5/13/202415.经混合后原始物料相互分散，不再象混合前经混合后原始物料相互分散，不再象混合前那样同类物料完全聚集在一起实践证明，各占那样同类物料完全聚集在一起实践证明，各占一半的两种组分混合后，两种粒子间也难于形成一半的两种组分混合后，两种粒子间也难于形成均匀的相互间隔成为有序排列那样的情况均匀的相互间隔成为有序排列那样的情况2、3分布很可能5/13/202416.2间接描述法 指不直接检测混合物料，而检测由混合料所成型的塑料制品或标准试件的物理性能、力学性能和化学性能等，再用这些性能的检测结果间接地表征多组分体系的混合状态，因为由制品或标准试样测得的性能与混合料的混合状态有密切关系混合时应尽量1尽量增大不同组分间的接触，减少物料的平均厚度；2各组分的交界面接触面应相当均匀地分布在被混合的物料中；3要使在混合物的任何局部各组分的比例和整体的比例相同。
5/13/202417.二、粉料的配制1.原料的准备预处理、称量和输送2.原料的混合5/13/202418.3.3.主要的混合设备主要的混合设备塑料制品生产中所用的混合设备，按操作方式通常塑料制品生产中所用的混合设备，按操作方式通常可分为间歇和连续设备两大类可分为间歇和连续设备两大类塑料工业中常用的混合设备有：捏合机、高速混合塑料工业中常用的混合设备有：捏合机、高速混合机、管道式捏合机等，主要用于初混合，双辊塑炼机、管道式捏合机等，主要用于初混合，双辊塑炼机、密炼机和挤出机等主要用于混合塑炼机、密炼机和挤出机等主要用于混合塑炼5/13/202419.以上设备除挤出机是连续式的能将初混合和塑炼两以上设备除挤出机是连续式的能将初混合和塑炼两个步骤结合在一起完成外，其它均是间歇式的，而个步骤结合在一起完成外，其它均是间歇式的，而且在完成初混合和塑炼上，不能同时进行，各有侧且在完成初混合和塑炼上，不能同时进行，各有侧重，各有特点重，各有特点近年来，还采用静态混合器，以改进混合时垂直流近年来，还采用静态混合器，以改进混合时垂直流动方向物料的均匀性，以增加混合效果动方向物料的均匀性，以增加混合效果。
5/13/202420.1 1、粒料的配制、粒料的配制粒料的配制一般分为四步粒料的配制一般分为四步1 1原料的准备原料的准备包括原料的预处理、称量及输送包括原料的预处理、称量及输送预处理：预处理：过筛吸磁，除去杂质；过筛吸磁，除去杂质；润性物料混合前，增塑剂的预热；润性物料混合前，增塑剂的预热；浆料或母料的制备浆料或母料的制备5/13/202421.称量：保证准确性，进行复称称量：保证准确性，进行复称输送：液态原料输送：液态。