第四章 单螺杆挤出机内的流动
第四节 塑炼挤出的混合
塑炼挤出除了前述固体输送、熔化和熔体输送等功能之外,还有混合功能。所谓混合是指降低组分的非均匀性的过程。或者将混合定义为:改变组分在空间的有序或堆集状态的原始分布,从而增加在任一特定点上任一组分的一个粒子或体积元的几率,以便达到合适的空间几率分布。混合的基本机理是各组分所产生的物理运动。这种运动的类型有分子扩散、湍流运动和对流运动。前两种运动主要限于气体和低黏度液体,对流运动主要是在高黏度液体中进行。聚合物熔体由于黏度很高不可能是湍流运动,而是层流运动。
由层流所产生的对流混合称为层状混合。这是聚合物熔体挤出中发生的混合型式。混合作用一般是靠剪切流动和拉伸流动产生的。如果所混合的组分都是流体,而且不存在屈服点,这种混合则称为分配混合。分配混合的过程可用流体元所受到的变形程度来描述,在此过程中所涉及的实际应力与分配混合的描述没有关系。如果混合物含有一个存在屈服应力的组分,则过程中所涉及的实际应力就很重要。如果存在屈服点的组分为固体,这种混合型式则称为分散混合,有时称为强力混合。在分散混合中,固体组分必须粉碎。但是,这种粉碎只有在超过某一最小应力(屈服应力)后才会发生。如果存在屈服点的组分为液体,这种混合过程则称为均化。
为了评价混合物的质量或混合的优良度。规定了两个量:分割尺度和分割强度。分割尺度是指混合物中同一组分构成的区域之间平均距离的一种量度,而分割强度则是组分之间相关性质(如颜色)浓度差的量度,这种浓度差是受分子水平上的扩散影响的。在熔体流动过程中,这种扩散是可略而不计的,故分割强度为常数。如果分割尺度小于检验尺度(例如,最小尺寸不能用肉眼分辨),则可说熔体是良好混合的。
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