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1、第三章聚合物的混合第三章聚合物的混合本讲稿第一页，共四十七页 第二章第二章 高聚物的熔融和溶解高聚物的熔融和溶解第三章第三章 聚合物的混合聚合物的混合第四章第四章 聚合物流体的流变性聚合物流体的流变性 第五章第五章 聚合物加工中的物理化学变化聚合物加工中的物理化学变化 本讲稿第二页，共四十七页第三章第三章 聚合物的混合聚合物的混合本讲稿第三页，共四十七页第三章第三章 聚合物的混合聚合物的混合例子：聚氯乙烯例子：聚氯乙烯塑料的成型，橡塑料的成型，橡胶的成型胶的成型助剂：改善加工、助剂：改善加工、使用性能，降低成本使用性能，降低成本问题：问题：如此多的组分添加到聚合物中，成型为整体的制品，如此多的
2、组分添加到聚合物中，成型为整体的制品，需要使多组分不均匀的体系变成为多组分均匀体系，需要使多组分不均匀的体系变成为多组分均匀体系，保证制品的性能，实现这个关键环节的就是保证制品的性能，实现这个关键环节的就是混合混合混合混合。本讲稿第四页，共四十七页第三章第三章 聚合物的混合聚合物的混合3.13.1混合的基本概念和机理混合的基本概念和机理3.23.2混合分类混合分类混合的表征混合的表征3.33.3本讲稿第五页，共四十七页3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理 混合指用机械方法使两种或多种物料均匀参混的操作，产物称为混合混合指用机械方法使两种或多种物料均匀参混的操作，产物称为混合物。物。
3、混合是一种操作混合是一种操作是一个过程是一个过程混合的基本概念混合的基本概念本讲稿第六页，共四十七页3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理u将将各各种种添添加加剂剂混混合合掺掺入入聚聚合合物物基基体体中中，使使其其分分散散成成为为树树脂脂体体系系中中的的一一个个含含量量组组分分。添加剂包括：稳定剂、润滑剂、增塑剂等等。添加剂包括：稳定剂、润滑剂、增塑剂等等。u以玻璃纤维、碳纤维等增强材组分增强高聚物树脂。以玻璃纤维、碳纤维等增强材组分增强高聚物树脂。u将将单单一一的的聚聚合合物物熔熔体体均均化化，或或通通过过受受到到控控制制的的剪剪切切流流动动以以得得到到某某种种期期望望的的流流变变
4、性性质质的混合。的混合。u另外还有一些小技术过程也可以称为混配：另外还有一些小技术过程也可以称为混配：高分子溶液的增浓处理；高分子溶液的增浓处理；造粒；造粒；体系中残余成分的脱排。体系中残余成分的脱排。在高分子材料的工业中，在高分子材料的工业中，混合作为材料制备工艺中最重要的手段之一，混合作为材料制备工艺中最重要的手段之一，还包含在一个更广泛的技术概念还包含在一个更广泛的技术概念“混配混配”之中。之中。混合的基本概念混合的基本概念本讲稿第七页，共四十七页按照按照Brodkey混合理论混合理论 混合涉及到三种扩散的基本运动形式混合涉及到三种扩散的基本运动形式:即即分子扩散、涡流扩散和体积扩散分子
5、扩散、涡流扩散和体积扩散分子扩散、涡流扩散和体积扩散分子扩散、涡流扩散和体积扩散。混合的机理混合的机理3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理本讲稿第八页，共四十七页分子扩散分子扩散 是由浓度梯度驱使是由浓度梯度驱使的自发发生的一种过的自发发生的一种过程程 各组分的微粒子各组分的微粒子由浓度较大的区域由浓度较大的区域迁移到浓度较小的迁移到浓度较小的区域，从而达到各区域，从而达到各组分的均化。组分的均化。分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散在气体和在气体和低粘度液体中占支低粘度液体中占支配地位。配地位。一般来说，聚合物加工中，熔体和熔体之间的分子一般来说，聚合物加工中，熔体和熔体之间的分子扩
6、散没有实际意义。扩散没有实际意义。因为熔体粘度很高，分子扩散很慢，就是说熔体因为熔体粘度很高，分子扩散很慢，就是说熔体和熔体之间的混合不靠分子扩散完成的。和熔体之间的混合不靠分子扩散完成的。但是如果参与混合的组分之一是低分子物质，如但是如果参与混合的组分之一是低分子物质，如抗氧剂、发泡剂、颜料等，则分子扩散可能是一个抗氧剂、发泡剂、颜料等，则分子扩散可能是一个比较重要的因素比较重要的因素混合的机理混合的机理3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理注意注意注意注意本讲稿第九页，共四十七页涡流扩散涡流扩散也称为紊流扩散也称为紊流扩散在化工中流体的混在化工中流体的混合一般是靠系统内合一般是靠
7、系统内产生紊流来实现的产生紊流来实现的注意注意注意注意 在聚合物加工中，由于物料的运动速度达不到紊流。在聚合物加工中，由于物料的运动速度达不到紊流。原因：要实现紊流，熔体的速度很高，势必会对聚原因：要实现紊流，熔体的速度很高，势必会对聚合物施加很高的剪切速率，使熔体发生破裂，也会造合物施加很高的剪切速率，使熔体发生破裂，也会造成聚合物的降解，实际上是不允许的，而且聚合物粘成聚合物的降解，实际上是不允许的，而且聚合物粘度高，因此很少发生涡旋扩散度高，因此很少发生涡旋扩散3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第十页，共四十七页体积扩散体积扩散(对流混合对流混合)
8、是指是指流体质点、流体质点、流体质点、流体质点、液滴或固体粒子液滴或固体粒子液滴或固体粒子液滴或固体粒子由由系统一个空间向另系统一个空间向另一个空间位置的运一个空间位置的运动，或两种以及多动，或两种以及多组分在相互占有的组分在相互占有的空间内发生运动，空间内发生运动，以期达到各组分的以期达到各组分的均匀。均匀。在聚合物加工中，在聚合物加工中，这种混合作用占支配地位这种混合作用占支配地位注意注意注意注意3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第十一页，共四十七页3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理体积扩散体积扩散体积对流混合（不变
9、形）体积对流混合（不变形）（可发生在固体物料间，或液体物料间）（可发生在固体物料间，或液体物料间）层流对流混合（变形）层流对流混合（变形）（主要发生在液体物料间）（主要发生在液体物料间）本讲稿第十二页，共四十七页混合的基本要素混合的基本要素 混合的目的混合的目的混合的目的混合的目的就是使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料从一种物料照可接就是使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料从一种物料照可接受的概率分布到另一种物料中去，以便得到组成均匀的混合物。受的概率分布到另一种物料中去，以便得到组成均匀的混合物。然而，在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到所需的概率分布，混合问题然而，在没有分子扩
10、散和分子运动的情况下，为了达到所需的概率分布，混合问题就变为一种就变为一种物料发生形变和重新分布物料发生形变和重新分布物料发生形变和重新分布物料发生形变和重新分布的问题，而且如果最终物料颗粒之间不是互的问题，而且如果最终物料颗粒之间不是互相孤立的，分散的颗粒就有一种凝聚的趋势。相孤立的，分散的颗粒就有一种凝聚的趋势。3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力）这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力）这种外加作用力主要起两个作用：这种外加作用力主要起两个作用：（1）使物料发生形变和重新分布；）使物料发生形变和重新分布；（
11、2）克服颗粒的凝聚。）克服颗粒的凝聚。本讲稿第十三页，共四十七页混合混合要素要素剪切剪切分流分流合并和置换合并和置换挤压挤压(压缩压缩)拉伸拉伸集聚集聚3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第十四页，共四十七页剪切情况剪切情况A:介于两块平行板间的物料由于板的平行运动而使介于两块平行板间的物料由于板的平行运动而使物料内部产生永久变形的物料内部产生永久变形的“粘性剪切粘性剪切粘性剪切粘性剪切”B：刀具切割物料的：刀具切割物料的“分割剪切分割剪切”C:由以上两种剪切合成的如石磨磨碎东西时的由以上两种剪切合成的如石磨磨碎东西时的“磨碎剪切磨碎剪切”主要主要主要主要
12、剪切剪切3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第十五页，共四十七页平行平板混合器的粘性剪切平行平板混合器的粘性剪切 剪切的作用：是把高粘度分散相的粒子或凝聚体分散于其它分散介质中。剪切的作用：是把高粘度分散相的粒子或凝聚体分散于其它分散介质中。粘性剪切粘性剪切3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第十六页，共四十七页 图图(a)(t0)：含有：含有“微粒微粒”而具有恒定粘度的流体充满了保持不动的两块板的而具有恒定粘度的流体充满了保持不动的两块板的间隙中间隙中 图图(b)：当上板受力开始沿受力方向运动后，流体微粒开始变形：当
13、上板受力开始沿受力方向运动后，流体微粒开始变形 随着变形加大，粒子被拉长，每排粒子间的平均距离随着变形加大，粒子被拉长，每排粒子间的平均距离(条纹厚度条纹厚度)减小，粒子减小，粒子终将接近、这样逐渐发生混合。终将接近、这样逐渐发生混合。图图(c)，(d)：在不同的时间间隔内，继续发生变形：在不同的时间间隔内，继续发生变形3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第十七页，共四十七页 物料受剪切作用后，发生变形、拉长，但体积没有发生变化，于是截面变细，物料受剪切作用后，发生变形、拉长，但体积没有发生变化，于是截面变细，向倾斜方向伸长，表面积增大，渗进别的物料的可能
14、性增加，从而达到混合均匀的向倾斜方向伸长，表面积增大，渗进别的物料的可能性增加，从而达到混合均匀的目的。目的。因为塑性物料的粘度大，流动性差，又不能粉碎以增加分散程度。应用剪切作用因为塑性物料的粘度大，流动性差，又不能粉碎以增加分散程度。应用剪切作用时，由于两个剪切力的距离一般总是很小的，因此物料在变形过程中，就能很均匀地时，由于两个剪切力的距离一般总是很小的，因此物料在变形过程中，就能很均匀地被分散在整个物料中。被分散在整个物料中。3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理 高分子材料在挤出机内的混合过程主要是靠剪切作用来达到的，螺杆旋转时物高分子材料在挤出机内的混
15、合过程主要是靠剪切作用来达到的，螺杆旋转时物料在螺槽和料筒间所受到的剪切作用，可以设想为在两个无限长的平行板之间进行。料在螺槽和料筒间所受到的剪切作用，可以设想为在两个无限长的平行板之间进行。本讲稿第十八页，共四十七页 剪切的混合效果与剪切的混合效果与剪切力的大小和力的作用距离有关、与剪切力的方向剪切力的大小和力的作用距离有关、与剪切力的方向剪切力的大小和力的作用距离有关、与剪切力的方向剪切力的大小和力的作用距离有关、与剪切力的方向等有关。等有关。在双辊开炼机混炼时，就是通过机械或人力翻动的办法来不断改变物料的在双辊开炼机混炼时，就是通过机械或人力翻动的办法来不断改变物料的在双辊开炼机混炼时，
16、就是通过机械或人力翻动的办法来不断改变物料的在双辊开炼机混炼时，就是通过机械或人力翻动的办法来不断改变物料的受力位置，从而更快更好地完成混合。受力位置，从而更快更好地完成混合。受力位置，从而更快更好地完成混合。受力位置，从而更快更好地完成混合。3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第十九页，共四十七页 利利用用加加工工设设备备改改变变流流体体流流道道中中的的几几何何空空间间，迫迫使使物物料料在在流流道道中中不不断断改改变变方方向和流量，即在流体的流道中设置突起状或隔板状的剪切片来完成向和流量，即在流体的流道中设置突起状或隔板状的剪切片来完成 进进行行分分流流
17、时时，如如果果分分流流用用剪剪切切片片数数为为1，则则分分流流数数为为2，剪剪切切片片数数为为n，分分流流数数n+1。如如果果用用于于分分流流的的剪剪切切片片设设置置成成串串联联形形式式，串串联联阶阶数数m，则分流数，则分流数N为：为：N=(n+1)m分流、置换分流、置换3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第二十页，共四十七页3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理分流后：分流后：分流束在流动下游再合并为原状态；分流束在流动下游再合并为原状态；在各分流束内引起循环流动后再合并；在各分流束内引起循环流动后再合并；在各分流束进行相对
18、位置交换（置换）后再合并；在各分流束进行相对位置交换（置换）后再合并；以上几种过程一起作用的情况。以上几种过程一起作用的情况。本讲稿第二十一页，共四十七页 如如果果物物料料在在承承受受剪剪切切前前先先经经过过压压缩缩，使使物物料料的的密密度度提提高高，这这样样剪剪切切时时剪剪切切应应力力作作用用大大，可提高剪切效率。而且物料被压缩时，物料内部会发生流动，产生由于压缩引起的流动剪切。可提高剪切效率。而且物料被压缩时，物料内部会发生流动，产生由于压缩引起的流动剪切。压缩（挤压）压缩（挤压）3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第二十二页，共四十七页 在在单单螺螺
19、杆杆挤挤出出机机中中，由由于于螺螺槽槽由由加加料料段段到到计计量量段段其其深深度度是是深深变变浅浅的的，因因而而对对松松散散的的固固体体物物料料进进行行了了压压缩缩，该该压压缩缩有有利利于于固固体体输输送送，有有利利于于传传热热熔熔融融，也也有有利利于物料受到剪切。于物料受到剪切。例子例子3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理 这这种种由由挤挤压压（压压缩缩）引引起起的的流流动动在在密密炼炼机机、开开炼炼机机和和挤挤出出机机中中都都存存在。在。本讲稿第二十三页，共四十七页 拉拉伸伸可可以以使使物物料料产产生生形形变变，减减少少料料层层厚厚度度和和堆堆积积体体积积，
20、增增加加界界面面，有有利利于于混合。混合。已经破碎的分散相在已经破碎的分散相在热运动和微粒间的相互吸引力热运动和微粒间的相互吸引力热运动和微粒间的相互吸引力热运动和微粒间的相互吸引力或在混合设备器壁的作或在混合设备器壁的作用下，再次集聚在一起。对分散的粒度和均匀分布来说，是混合的逆过程，但用下，再次集聚在一起。对分散的粒度和均匀分布来说，是混合的逆过程，但决不是恢复初始状态，而是混合过程的深化。决不是恢复初始状态，而是混合过程的深化。拉伸拉伸集聚集聚3.1 混合的基本混合的基本概概念和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第二十四页，共四十七页混合过程混合过程3.1 混合的基本混合的基本概概念
21、和机理念和机理混合的机理混合的机理本讲稿第二十五页，共四十七页一、按混合形式分类一、按混合形式分类 把混合分为非分散混合和分散混合把混合分为非分散混合和分散混合非分散混合非分散混合分散混合分散混合3.2 混合的分混合的分类本讲稿第二十六页，共四十七页 在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过程在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过程称为非分散混合或简单混合。称为非分散混合或简单混合。非分散混合是通过重复地排列组分，在原理上可减少非均匀性。非分散混合是通过重复地排列组分，在原理上可减少非均匀性。这种混合的运动基本形式是通过这种混合的运动基本形式是通过
22、对流对流对流对流来实现的，可以通过包括塞形流动和不需要物来实现的，可以通过包括塞形流动和不需要物料连续变形的简单体积排列和置换来达到。料连续变形的简单体积排列和置换来达到。但是在聚合物加工中非分散混合只占很小的比例。但是在聚合物加工中非分散混合只占很小的比例。例如：例如：PVC的干混的干混 在在聚聚合合物物加加工工中中，更更多多的的是是遇遇到到将将固固体体颗颗粒粒或或结结块块的的物物料料加加到到聚聚合合物物中中，比比如如填填充充或或染染色色，以以及及将将粘粘弹弹性性聚聚合合物物液液滴滴混混合合到到聚聚合合物物熔熔体体中中，此此时时的的混混合合要要将将它们分散开来，使它们分散开来，使结块和液滴破
23、裂结块和液滴破裂结块和液滴破裂结块和液滴破裂，都需要分散混合。，都需要分散混合。非分散混合特点非分散混合特点:3.2 混合的分混合的分类本讲稿第二十七页，共四十七页 是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。分散混合的目的是把少组分的固体颗粒和液混合物组分均匀性的混合过程。分散混合的目的是把少组分的固体颗粒和液相滴分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或液滴，并均匀分布到多组相滴分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或液滴，并均匀分布到多组分中分中 靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切
24、区来完成的靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的 对固体结块来说，当剪切对其形成的粘性拖曳在结块内产生的应力超过某个临界值对固体结块来说，当剪切对其形成的粘性拖曳在结块内产生的应力超过某个临界值时，结块就破裂。时，结块就破裂。分散混合特点分散混合特点3.2 混合的分混合的分类本讲稿第二十八页，共四十七页3.2 混合的分混合的分类本讲稿第二十九页，共四十七页A：使配合剂粉碎、聚合物塑化：使配合剂粉碎、聚合物塑化B：使粉末状和粒状的：使粉末状和粒状的 配合剂配合剂渗入聚合物渗入聚合物黄色聚合物黄色聚合物 蓝色和橘黄色任何粒状蓝色和橘黄色任何粒状和粉状固体添加剂和粉状固体添加剂C：分散：分散
25、D：分布均化：分布均化分散混合的例子：分散混合的例子：炭黑和橡胶的混合炭黑和橡胶的混合3.2 混合的分混合的分类分散混合时，主要机械现象和流变现象示意图分散混合时，主要机械现象和流变现象示意图本讲稿第三十页，共四十七页3.2 混合的分混合的分类分散混合过程所发生的物理、机械和化学作用分散混合过程所发生的物理、机械和化学作用分散混合过程所发生的物理、机械和化学作用分散混合过程所发生的物理、机械和化学作用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的粒子；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的粒子；在剪切热和传导热的作用下，使聚合物熔融塑化，以降低聚合物的粘度；在剪切热
26、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；粉状或液状的较少粒子组分克服聚合物的内聚能，渗入到聚合物内部；粉状或液状的较少粒子组分克服聚合物的内聚能，渗入到聚合物内部；使较少粒子组分分散，即在剪应力作用下，把添加剂聚集体或团聚体的尺寸减小到使较少粒子组分分散，即在剪应力作用下，把添加剂聚集体或团聚体的尺寸减小到形成聚集体之前的初始粒子的最小尺寸；形成聚集体之前的初始粒子的最小尺寸；固相最终粒子的分布均化，使粒子发生位移，从而提高物料的熵或无规程度、随机性或均匀固相最终粒子的分布均化，使粒子发生位移，从而提高物料的熵或无规程度、随机性或均匀性；性；聚合物与活性填充剂之间产生力化学作用
27、，使填充物料形成强化结构。聚合物与活性填充剂之间产生力化学作用，使填充物料形成强化结构。本讲稿第三十一页，共四十七页 为了获得大的剪应力，混合机的设计应引入为了获得大的剪应力，混合机的设计应引入高剪切区高剪切区高剪切区高剪切区(即设置窄的间隙即设置窄的间隙)，保证所有，保证所有固体颗粒重复地通过高剪切区。固体颗粒重复地通过高剪切区。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，通过次数越多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，通过次数越多，分散越好。，分散越好。分散混合主要是通过分散混合主要是通过剪应力剪应力起作用的起作用的3.2 混合的分混合的分类本讲
28、稿第三十二页，共四十七页二、按物料状态分类二、按物料状态分类3.2 混合的分混合的分类固体与固体（混合）固体与固体（混合）主要是固体聚合物与其它固体组分的混合主要是固体聚合物与其它固体组分的混合 聚合物通常是粉状、粒状与片状，而添加剂通常也是粉状。在聚合物加工中，聚合物通常是粉状、粒状与片状，而添加剂通常也是粉状。在聚合物加工中，大多数情况下，这种混合都先于熔体混合，也先于成型。大多数情况下，这种混合都先于熔体混合，也先于成型。这种混合通常是无规分布性混合。这种混合通常是无规分布性混合。本讲稿第三十三页，共四十七页 塑性物料与液体或固体的物料的混合。塑性物料与液体或固体的物料的混合。这种混合有
29、两种情况：这种混合有两种情况：一种是参与混合的液体是低粘度的单体，中间体或非聚合物添加一种是参与混合的液体是低粘度的单体，中间体或非聚合物添加剂；剂；另一种情况是参与混合的是高粘度的聚合物熔体。另一种情况是参与混合的是高粘度的聚合物熔体。这两种情况的混合机理和动力学是不同的。在聚合物加工中，发这两种情况的混合机理和动力学是不同的。在聚合物加工中，发生在熔体之间的是层流混合。生在熔体之间的是层流混合。3.2 混合的分混合的分类本讲稿第三十四页，共四十七页固体与液体（捏合）固体与液体（捏合）液体和粉状固体的浸渍和混合液体和粉状固体的浸渍和混合 有两种形式：有两种形式：一种是液态添加剂与固态聚合物的
30、掺混，主要发生在准备工艺阶段，一种是液态添加剂与固态聚合物的掺混，主要发生在准备工艺阶段，此时固态聚合物不会在混合中熔融。此时固态聚合物不会在混合中熔融。另一种是将固态添加剂混到熔态聚合物中，而固态添加剂的熔点在另一种是将固态添加剂混到熔态聚合物中，而固态添加剂的熔点在混合温度之上，聚合物加工中的填充改性混合温度之上，聚合物加工中的填充改性(加入固态填充剂加入固态填充剂)同这种混合同这种混合3.2 混合的分混合的分类本讲稿第三十五页，共四十七页 在聚合物加工中，在聚合物加工中，液体和液体的混合液体和液体的混合液体和液体的混合液体和液体的混合（共混）、共混）、液体与固体的液体与固体的液体与固体的
31、液体与固体的混合混合混合混合（填充）是最主要的混合形式。（填充）是最主要的混合形式。3.2 混合的分混合的分类本讲稿第三十六页，共四十七页物料各组分混合是否均匀物料各组分混合是否均匀质量是否达到预期的要求质量是否达到预期的要求生产中混合终点的控制生产中混合终点的控制混合状态的判定混合状态的判定直接描述和间接描述直接描述和间接描述 为了判定混合体系内各级分单元的均匀分布程度，为了判定混合体系内各级分单元的均匀分布程度，必须采用合适的必须采用合适的检验规模检验规模检验规模检验规模(对比尺度对比尺度对比尺度对比尺度)。为此应该考虑。为此应该考虑样品相对尺寸的大小。样品相对尺寸的大小。3.3 混合的表
32、征混合的表征本讲稿第三十七页，共四十七页 该法是直接对混合物取样，对其混合状态进行检验，观察混合物的形态结构、各组分微粒该法是直接对混合物取样，对其混合状态进行检验，观察混合物的形态结构、各组分微粒的大小及分布情况。的大小及分布情况。所用的检测分析方法可以是视觉观察法，聚团计数法，光学显微镜法和电子显微所用的检测分析方法可以是视觉观察法，聚团计数法，光学显微镜法和电子显微镜法以及光电法镜法以及光电法 。混合状态的直接描述混合状态的直接描述3.3 混合的表征混合的表征本讲稿第三十八页，共四十七页3.3 混合的表征混合的表征液体物料：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的组成与整个物料的平液体物料
33、：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的组成与整个物料的平均组成一致，或相差很小，说明混合效果好；反之，则差。均组成一致，或相差很小，说明混合效果好；反之，则差。固体物料：要从物料的分散程度和混合物的均匀程度两方面考察。固体物料：要从物料的分散程度和混合物的均匀程度两方面考察。本讲稿第三十九页，共四十七页衡量混合效果需要从物体的均匀衡量混合效果需要从物体的均匀程度和分散程度来考虑程度和分散程度来考虑衡量混合效果的指标衡量混合效果的指标混合物均匀性混合物均匀性组分粒子尺寸组分粒子尺寸3.3 混合的表征混合的表征本讲稿第四十页，共四十七页指混入物所占物料的比率与理论总体比率的差异指混入物所占物料的
34、比率与理论总体比率的差异均匀程度均匀程度3.3 混合的表征混合的表征 应从不同部位取样分析，计算统计平均结果。平均结果越接近理论或应从不同部位取样分析，计算统计平均结果。平均结果越接近理论或总体比率，混合的均匀程度越好。总体比率，混合的均匀程度越好。生产实践中，由于混合、捏和与剪切的操作时间均很短，给分析测定生产实践中，由于混合、捏和与剪切的操作时间均很短，给分析测定带来一定的困难，较多的是凭实际操作经验和目测。带来一定的困难，较多的是凭实际操作经验和目测。本讲稿第四十一页，共四十七页 指混合体系中各个混入组分的粒子在混合后的破碎程度。指混合体系中各个混入组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎度大
35、，粒径小，其分散程度就高；反之，粒径大，破碎程度小，则破碎度大，粒径小，其分散程度就高；反之，粒径大，破碎程度小，则分散得不好。分散得不好。用同一组分的相邻粒子间平均距离来描述，距离越短，分散程度越好。用同一组分的相邻粒子间平均距离来描述，距离越短，分散程度越好。而同一组分的相邻粒子间距离的大小与各组分粒子的大小有关。粒子的体积越小，而同一组分的相邻粒子间距离的大小与各组分粒子的大小有关。粒子的体积越小，或在混合过程中不断减小粒子的体积，则可达到的均匀程度就越高。或在混合过程中不断减小粒子的体积，则可达到的均匀程度就越高。从几率的概念出发，同样质量或体积的试样，粒子越小，则相当质量的同种粒子从
36、几率的概念出发，同样质量或体积的试样，粒子越小，则相当质量的同种粒子集中于一局部位置的可能性越小，即微观分布越均匀。集中于一局部位置的可能性越小，即微观分布越均匀。分散程度分散程度分散程度的描述分散程度的描述测定方法：一般采用测量相邻同种物料之间的距离测定方法：一般采用测量相邻同种物料之间的距离(r)3.3 混合的表征混合的表征本讲稿第四十二页，共四十七页3.3 混合的表征混合的表征本讲稿第四十三页，共四十七页3.3 混合的表征混合的表征分散程度越好分散程度越好 各物料的分散粒子越小各物料的分散粒子越小 分散粒子的体积（分散粒子的体积（V）越小）越小 分散粒子的表面积（分散粒子的表面积（S）越
37、大）越大 而分散粒子的体积与表面积有如下关系：而分散粒子的体积与表面积有如下关系：r=3v/s 因此，因此，r 越小，分散程度越好。越小，分散程度越好。本讲稿第四十四页，共四十七页 所所谓谓混混合合状状态态的的间间接接判判定定，是是指指不不检检查查混混合合物物各各组组分分的的混混合合状状态态，而而检检测测制制品品或或试试样样的的物物理理性性能能、力力学学性性能能、化化学学性性能能等等以以判判断断混混合合状状态态，因因为为这这些些性性能能往往往与混合状态有关。往与混合状态有关。混合状态的间接描述混合状态的间接描述3.3 混合的表征混合的表征本讲稿第四十五页，共四十七页 聚合物共混物的玻璃化温度与
38、两种聚合物组分分子级聚合物共混物的玻璃化温度与两种聚合物组分分子级的混合均匀程度有直接关系。的混合均匀程度有直接关系。如果聚合物完全达到分子级的均匀混合，呈均相体系如果聚合物完全达到分子级的均匀混合，呈均相体系那么只有一个玻璃化温度，而且这个玻璃化温度值由两组那么只有一个玻璃化温度，而且这个玻璃化温度值由两组分的玻璃化温度和各组分在共混物中所占的体积分数所决分的玻璃化温度和各组分在共混物中所占的体积分数所决定定例子例子3.3 混合的表征混合的表征本讲稿第四十六页，共四十七页 因此，只要测出共混物的玻璃化温度及其变化情况，就可因此，只要测出共混物的玻璃化温度及其变化情况，就可推测其分子级的混合程
39、度推测其分子级的混合程度如果聚合物共混体系如果聚合物共混体系完全没有分子级的混完全没有分子级的混合合共混物就可测得两个玻璃化温度，共混物就可测得两个玻璃化温度，而且分别等于两种聚合物独立存在而且分别等于两种聚合物独立存在时的玻璃化温度时的玻璃化温度当两组分聚合物有一当两组分聚合物有一定程度的分子级混合定程度的分子级混合时时共混物虽仍有两个玻璃化温度，但这两个共混物虽仍有两个玻璃化温度，但这两个玻璃化温度相互靠近了，其靠近程度取决玻璃化温度相互靠近了，其靠近程度取决于共混物的分子级混合程度，靠近程度越于共混物的分子级混合程度，靠近程度越大，分子级混合程度越大大，分子级混合程度越大3.3 混合的表征混合的表征本讲稿第四十七页，共四十七页