聚合物共混改性原理与应用2

LOGO聚合物共混改性原理与应用第3章聚合物共混过程及其调控重点：分散相粒子的分散3.1混合的基本方式与基本过程混合的基本方式与基本过程分布混合：分散相粒子不发生破碎，改变空间分布分散混合：分散相粒子粒径减小分散混合机理液滴分裂机理剪切应力对分散过程的影响细流线破裂机理流动场的形式：剪切流动与拉伸流动流动方向拉伸流动应用实例影响熔融共混过程的5个主要因素①聚合物两相体系的熔体黏度（特别是黏度比值）以及熔体弹性；②聚合物两相体系的界面能（界面张力）；③聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态；④流动场的形式（剪切流动、拉伸流动）和强度（如剪切流动中的流动速率）；⑤共混时间（具体的共混时间是共混物料在混合设备各个区段的停留时间）。3.2聚合物共混过程的理论模型分散相粒子的运动与变形过程液滴模型图3-5液滴在剪切力作用下的变形示意图eW212]19)20)[(1(4)1619(5eWBLBLDRWme液滴在剪切力作用下的变形可由下式表示为Weber数对液滴（分散相）的形变与破裂可以做如下讨论①剪切速率的影响②大粒子比小粒子容易变形③连续相黏度的影响④界面张力的影响⑤两相黏度之比的影响⑥关于熔体弹性⑦液滴破碎的判据⑧流动场形式的影响R1161619）（）（双小球模型图3-6处于恒定剪切速度场中的两个假想的球形粒子)]1(exp[))(00000yyKyyyyxyx（第二个粒子运动轨迹的方程分析：分散相粒子的运动轨迹受到K值、r*、和粒子的起始位置（x0，y0）等因素的影响图3-7分散相粒子的运动轨迹(实例1)R=0.5，r*=3，K=2，3，4，∞图3-8分散相粒子的运动轨迹(实例2)R=0.5，r*=3，K=0.5，1，2，∞实例分析0xrrFRFRK66结论：K值对粒子的运动轨迹有重要的影响。当K值达到（或超过）某一临界值时，粒子运动才能够超出临界距离。RWme对比K值临界距离r*粒子的起始位置（x0，y0）推论：①增大剪切应力、降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散；②分散相颗粒的破碎分散过程中，同时会发生分散相粒径的自动均化过程；③为促进分散相的破碎分散，共混设备施加给共混体系的作用力方向应该不断或周期性地变化。作用在分散相粒子上的外力和内力外力：使分散相颗粒发生变形、转动，使其分开的力。F1：促使两小球分开（使分散相颗粒分散破碎）F2：使两小球“共同体”发生转动内力：阻止分散相颗粒发生破碎的力。黏滞力弹性力界面张力层流混合—同心圆筒模型图3-9双组份共混体系层流混合过程的同心圆筒模型分散相的平衡粒径影响破碎过程的因素：剪切能（外界剪切流变场）破碎能（分散相物料自身）宏观破碎能表面能分散相平衡粒径与共混体系各因素的关系式dkddEPPR412*小结“液滴模型”“双小球模型”破碎-集聚过程“同心圆筒模型”3.3共混过程的实验研究方法流变学方法形态学方法对共混产物性能的评估共混过程的调控共混物形态共混产物性能研究方法进展毛细管流变仪转矩流变仪熔融指数仪3.4共混过程的调控方法影响熔融共混过程的5个主要因素①聚合物两相体系的熔体黏度（特别是黏度比值）以及熔体弹性；②聚合物两相体系的界面能（界面张力）；③聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态；④流动场的形式和强度；⑤共混时间。共混调控效果的表现分散相粒径：降低粒径分布：均匀分散相形貌共混组分熔体黏度的影响dkddEPPR412*①分散相黏度与连续相黏度的影响RWme*dkdRE，，*mRDWe，，，结论：提高连续相黏度或降低分散相黏度，都可以使分散相粒径降低。②连续相黏度提高与分散相黏度降低的影响因素基本规律：熔体黏度较低的一相倾向于成为连续相，而熔体黏度较高的一相倾向于成为分散相。推论：为了获得较好的分散效果，两相熔体黏度不可以相差过于悬殊，两相熔体黏度较为接近为好。③两相熔体黏度之比对分散相粒径的影响④黏度相近原则大前提：两相熔体黏度的比值不可以相差过于悬殊；在此大前提下，对于某些共混体系，两相黏度接近相等可以使分散相粒径达到最小值；但对于另外一些体系，使分散相粒径达到最小值的两相黏度比，并不是很接近于相等的。共混物熔体弹性的影响熔体弹性较高的分散相颗粒难于破碎熔体弹性较高的组分倾向于成为分散相熔体弹性不应相差太大熔体弹性对分散相尺寸的影响共混组分熔体黏度及弹性的调控熔体黏度的调控a.调节共混温度b.调节剪切应力c.其它方法熔体弹性的调控a.选择熔体弹性相近的聚合物组合b.调节共混温度和剪切应力c.改变分子的相对分子质量界面张力与相容剂相容性好的两相体系，界面张力较低，共混过程中分散相较易分散通过添加相容剂，可以改善两相间的相容性，使界面张力降低共混时间*R，图3-14混炼时间对PVC/NBR共混体系拉伸强度的影响其他因素组分含量配比物料初始状态流动场的形式与强度进行预混合使物料外形尺寸接近母料法