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1、第三章混合搅拌设备3.1概述3.2高速混合机3.1概述塑料：?聚合物+助剂 塑料是以一种以聚合物作为基材，通过 添加剂（加工改性剂、功能添加剂）对聚 合物的性质和加工性进行调节所获得的有 机多相复合体系。 通常在一定条件下能塑造成一定形状， 并在常温下能保持既定形状。1塑料的组成与配制塑料的组成树脂：聚合物（增塑剂热稳定剂：热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂 填充剂（填料）：无机粉末 增强剂：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维 助剂 着色剂润滑剂抗静电剂阻燃剂2塑料欧性的主要目的谋求新的功能;提咼性能；改善加工性能;降低成本。3塑料欧性及成矍方肉，熔融成型法溶液成型法4竦駆成型肉熔融成型：将聚合物、助剂及功能型
2、添加 剂或将2种以上的聚合物组分在它们的粘流 温度以上用混炼设备（机械混合）制取均 匀分散的高聚物共熔体，然后再冷却，粉 碎或造粒并进而成型的方法。熔融成型法是依靠物理作用实现聚合物与聚合物或聚合物与添加剂共混的方法，工程界又常称之为机械共混法，共混过程在不同种类的混合或混 炼设备中完成。2021年4月30日星期五挤出成型 注射成型 模压成型 铸塑成型模压烧结成型 传递模塑压延成型 7 中空吹塑成型热成型拉幅薄膜成型 冷成型制品的用途L次I成型二次成型制品形状原料种类（性质）成型方式5成憂加工前的准备工艺由于高分子材料由多种组分组成，因此在成型前必须要将 各种组分相互混合，制成合适形态的物料再
3、进行成型加工,这一过程就称为混合，又称为配料，实际上是成型加工前的准备工艺。挤出造粒不同的成型工艺，对原料的形态有不同的要求各种配合剂需要进行预处理聚合物原料在运输.贮存过程中会造成性质变劣或混入杂质,需要在 成型前进行预处理聚合物与不同的配合剂需要在成型前进行有效的混合成型加工的物料必须经过准确计量6 0昆合机理混合的定义：31!混合是一种操作，是一个过程，是一种趋向于减 少混合物非均匀性的操作，是在整个系统的全部 体积内各组分在其基本单元没有发生本质变化的情况下的细化和分布过程。6混合机理组分的非均匀性减少 通过各组分的物理运动.组分的细化r分子扩散（浓度扩散） 混合的基本运动形式体积扩散
4、（对流扩散） （BrodkeyM合理论）I涡流扩散（紊流扩散）6混合机理体积扩散（对流扩散）:流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位 置向另一个空间位置的运动，两种或多种组分在 相互占有的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。在聚合物加工中，体积扩散占支配地位。7塑料成型机械? 1 混合设备 2、原料制备设备螺杆挤出造粒机组 4、 3、一次成型设备 挤出成型机 注射成型机 模压成型机械 铸塑成型机械 滚塑成型机械二次成型设备 中空吹塑成型机械 真空吸塑成型机械8逼合设备的用逾及分类立式搅拌机/液体混合设备按物料状态i卧式搅拌机 （重力混合器 气动混合器用途：涂料、胶粘 剂等液体物料混合
5、、固体混合设备“用途：粉状、粒状 固体物料的初混滚筒式混合机Z型捏合机按操作方式I转子类混合设备间歇式備瞿警I塑料开炼机 连续式J螺杆式连续混合设备/*珪浜以 1转子式连续混合设备 年4月30日星期五高速混合机3.2富速0昆合机IS D 1111结构:混合83iii/ML（丿7 6 i卸料蒸汽54室、叶轮、折 流板、回转盖 、排料装置、 加热装置、传 动装置等2富遠爲合机的工作过程工作时，叶轮通过摩擦力及侧面对物料的推力使物料沿叶轮切向运易；离心力把物料抛向混合式内壁并沿壁面上升；重力作用使物料回落到叶轮中心O以上过程反复进行，使翔料处于连续的6累旋形上下运动状态；处于这种快速运动中的物料粒子
6、相互碰撞、摩擦 使得团块破碎，物料温度相应升高，同时迅速进 行着交叉混合，这些作用共同促进了组分的坍買 分布和对液态添加剂的吸收。3富遠逼合机的工作廉理混合机理对流混合粉粒体进行大尺寸的随机运动，即粒 子成批的从一处移动到另一处，从而形 成环流并同时进行混合。这种混合称对 流混合。对裁床相容的组分，由于混合器运动 部佯表面对物料的相对运动，混合的 分隔尺度逐渐降低，但因物料内部不存 往分子扩散现象，故分隔强度不可能降 氐。/ IC对高粘度液体的混合，由于粘度大造成流 动性差，同时又无明显的分子扩散现象，故 难以形成良好的湍流以分割组分元素。在这 种情况下，混合的主要机理是剪切。剪力的 作用使组
7、分被拉成愈来愈薄的料层，其结果 使一种组分所独占的区域尺寸减小。因此应 该以分隔尺度作为判断标准。扩散混合粉粒体在小尺寸范围内的随机运动，即增 加单个粒子移动性所引起的局部混合。称为 护散？5合。只要不同时存在离析作用，扩散混合最终 能使固体间的混合高度均一。扩厳混合雇用 一般发生在不断新生的表面上并再分布，或 发生在众粒子相互间的移动性增加时。随着混合过程的进行，当混合物分隔尺度 小至某值之后，由于两组分之间的接触面积 的增加以及扩散平均自由程的缩短，大大增 加了溶解扩散的速率，从而混合物的分隔强 度不断下降，混合过程变为以扩散为主的过 程，称为扩散混合。z 在物料内咅I过程中发牛机理不可鈕
8、合过程进冇昆合。混合 三种混合 而是随混混合特性曲线t虽然每种型式的混合机会同时出现三种混合机理 ,但总是只有一种机理起主要作用。在混合初期 ,主要受对流混合支配；混合中期对流和剪纫逬 行恒速混合；后期以扩散混合为主。2021年4月30日星期五在混合过程中，总是存在着两种过程，即 混合和反混合。混合状态是这两种相反过 程之间建立起来的动平衡。4主要部件结构特点叶片叶轮的形式：根据物料艾叶轮断面形状：流线型叶轮外缘线速度：根据电 叶轮与器壁间隙：根据纟(a)高位式混合效率高丿 (b)普迪式混合效率低填充率0.9叶轮安装形式挡流板搅乱物料的流态，使物料形成无规运动， 并在折流板附近形成很强的漩涡，
9、提高混 合效率和混合质量断面为流线型，悬挂在回转盖上，可根据 叶轮形式及混合室内物料的填充情况来调 节悬挂高度。内部为空腔，装有热电偶，用于测量物料 的温度。0.5 0.72021年4月30日星期五混合室混合式呈圆筒状，由内层、加热冷却夹套 、绝热层和外套组成。内层粗糙度低、耐磨性好。下设排料口。5主要性能参数有效容积是指被搅拌物料能够一次填充在釜体内的 最大容积。高速混合机的有效容积一般为 总容积的0.60.7。叶端线速度液线端速度决定着传递给物料的能量，对 物料的运动和温升有着重要的影响，同时 也决定了搅拌效率。一般2050m/s。/ 电机功率：电机功率受多种因素影响，女口： 叶轮形式、转
10、速、物料种类、填充率、混合 时间、加料方式等。10080604020060WS延W口0Ft T = F (li=F tancp , y 为 摩擦系藪；in = tancp, cp为 摩擦角。 Ft = F tana ,a为胶料接 蝕角 F tancp F tana即有cpa只有当摩擦角p大于接触角a时，胶料才能进入辗距。lllll受物料可塑度及料温影响，可塑度大、料温高摩挟角、 就大，一般(P为3850 o二开炼机的工作原理1、挤压作用挤压作用是由于胶料通过逐渐缩小 的辐筒间距而产生，随着横压力的 增大而挤压力增大；2、剪切作用剪切作用是由于前、后辐筒有速比 而产生，速比越大剪切力越大。图2-
11、6辐速与胶温的关系4.4主要性能参数#昆速、速比和速度梯 1、辐速：辗筒回转速度，常以车昆筒表面的线速 度V （m/mirp来表示，或以车昆筒的转速（ 1/rad）来表示。影响因素：辗速大小主要 取决于开炼机的规格和设备 的机械化水平。规格越大， 机械化水平越高，线速度就 越大。#昆速、速比和速度梯 2、速比f：开炼机辐筒的速比即是主动辐（后辐）与 其被动（前辐）筒的线速度之比。一般用f表示，即f V1影响因素：速比是开炼机的主要参数之一，它直接影 响到混炼效果、开炼机的功率消耗，以及机台的结构 o为了保证操作者的安全，一般将后辐筒的速度选的 快一些，前媳簡慢一些，这样，粮辭是义，f一般是 一
12、个大于1的数。根据炼胶机的用途不同，其速比也有变化：塑炼、混炼f=1.21.3,/压片 f=1.0l.lo 破胶 f =1.251.35。#昆速、速比和速度梯 3速度梯度：两辐线速度之差同辐距e之比称为速度梯度，= g 亠 口）ax e e影响因素：速比增加，速度梯度增加。前辐筒速度越大，速度梯度越大。辐距越小，速度梯度越大。因速比、前辐筒速度都是常数，所以，这时4*皆櫛皆何呈阳函豹优缺点：忒口義梯度，物料所受的剪切作用加强，提高混 炼效果，但剪切热大，胶料温度T也随之上升，这样，胶料粘 度下降，对提高混炼质量不利。所以速度不能取很大厂也亦 能取的过小，对于塑炼、混炼一般取=7500/min左
13、宕为最佳二觀距 1、辐距e:两辐筒表面的最小距离称之为辐距。 2、影响因素辐距e大小对开炼机消耗功率N、炼胶量、和炼 胶效果都有影响。在一定范围内，辐距e越大，胶料通过辐的变形 功越大，消耗的功率N越大，模压力P越大。辐距e越大，胶料通过辐距的变形功越小，消耗 的功率N越小，模压力P越小。与此同时，辐距e越大，通过辐矩的胶料数量增加，消耗的功率N就有增加的趋势。三接触角接触角a：二辐筒断面中心的连线和胶料在 辐筒上接触点至辐筒断面中心连线的夹角,一般用Q来表示o在同一台炼胶机上，接触角a与一次炼胶量 有关。炼胶量减少，减小。 Q过大，胶料不能进入辐距。四横压力横压力N :胶料通过辐隙时，胶料对
14、辐筒产生径向作用力（接触应力）黠脚飜撤其方向垂直于辐面其大小横压力N的合力作用于接近辐距最小处轴线的夹角为510。o，与水平横压力N的大小受物料、温度、辐距、 、速比的影响： 物料愈硬，N愈大； 物料温度愈低，N愈大 辐距e愈小，N愈大。硬胎面胶 /软胎面胶辐筒规格20150051 1.5 20楹距/mm五生产能力1 *q： 一次混炼的装料量。影响混炼质量、生产 q=KDL K-经验系数，一般取0.006500085L/cm22生产能力：单位时间内开炼机的产量，公斤/小时一次加胶量，升;LEE胶料的重度，公斤/升;q-y-t-aQ=60qya/t一次炼胶时间，分。设备时间利用系数，一般a =
15、085O.90C六影响功率旖耗J的因素的。如辐筒直径、转速、速比、影响功率消耗的因素是多方面的，也是比较复杂輕醪一次容量1、辐筒线速度的影响辐速增高时，增加了单位时间内胶料的过胶料变软，使功率消耗有 所下降；然而，辐速增大后，功率仍有所上升。辐次数，即增大了胶料变 形次数，这样变形功增大。 辐速增高时，如胶温升高2辐距的影响 一般情况下，辐距增大，胶 料通过辐距时的变形减少， 变形功小，功率消耗下降。由于辐距增大横压力下降多 ,引起摩擦扭距下降，功率 消耗下降。 cpl60x320毫米开炼机混 炼时，辐距与功率的关系。7 6 5 4 33、物料硬度的影响物料硬度越大，功率消耗越大。如前图所示。冷胶块比预热 7(rc后破胶功率消耗增加3040%。可见胶料温度越高， 胶越软，功率消耗越小。规格(mm)换算 系数功率(PS)规格(mm)换算 系数功率 (PS)300 x 300 x 6601.020450 x 450 x 12003.775350X350X8001.530560 x 510 x 15304.5100400 x 400 x 10002.550600x610x21305.0150