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混沌混合在密炼机中的应用

发布时间:2017-02-16 10:25:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

混沌混合在密炼机中的应用,密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

知识点1:为何同步转子的混沌混合要优于异步转子

在混炼过程中转子表面上各点的回转半径是变化的。因此转子在做相对回转过程中,不管是同步转子密炼机还是异步转子密炼机,其转子的速比都在发生着变化。因此胶料的流动速度也会发生变化,随着回转半径的增大而增大;但是,对于异步转子密炼机,前后两转子转速不同使前后两个转子也产生了速比。这就使两个流道内转子对熔体的扰动情况产生了不同,从而导致转子对胶料产生的扰动变得不规律。而异步转子密炼机因为存在这种无规则变化的速比,使得胶料在混炼过程中受到的剪切作用时刻在发生着变化,从而影响了两半密炼室内熔体的混合均匀性。因此,同步转子密炼机的混炼效果要强于异步转子密炼机。

感悟:在转子设计以及工艺改进中,只有有规律的变化,才更容易掌握各批次胶料的均一性。

知识点2:高分子材料聚合物的流动状态

高分子材料聚合物是一种具有高粘度的熔体,在混炼的过程中流动状态为层流流动,在层流流动过程中,流体处于分层流动状态,两层流体之间的物质交换只能通过强度很小的扩散来完成。这就使聚合物中添加的其他成分均匀地分散在聚合物中带来了困难。为了解决这一难题,更好的使混炼过程变得均匀,我们选择了具有高剪切能力的密炼机作为混炼设备。在混炼的过程中,密炼机因其对流体具有高剪切、高混合的功能,且在密炼机转子的周期性扰动作用下,聚合物流体在密炼机内被反复地拉伸、折叠,使流体在混炼的过程中出现混沌现象。混沌混合的出现和应用,为我们提高高粘度聚合物混合效率和混合效果提供了可能。然而由于聚合物的高粘度性质,给研究密炼机内混沌混合造成了一定的困难。

 

知识点3:为何在高聚物混炼中,混沌混炼日渐被重视

    高黏度聚合物的共混区别于一般流体混合,其流动形式只可能是层流。而混沌混合实质即为反复的拉伸折叠,被认为是解决层流域混合的好方式,在混沌混合流动状态下,流体运动轨迹差异很大,存在两种不同类型的混合区域:混沌区和规则区(规则岛)。混沌混合通过对聚合物流体或熔体的拉伸折叠作用,在共混初期分散相形成层状自相似结构,层数增长呈指数变化,而在传统共混设备中则呈线性增长,因此混沌混合效率非常高。同时这种拉伸折叠避免了强剪切,减少了对共混物相形态的破坏,易于形成高长径比的纤维结构。而且通过调控混合时间,可以制备不同相态、性能各异的材料。

知识点4:转子与密炼室壁间隙对胶料混炼的作用

   密炼机作为橡胶混炼的重要加工设备,提升其混炼质量对于保证胶料的均一性具有重要的影响。其中转子凸棱与密炼室内壁间的间隙对于胶料的混炼有着重要的影响,对于这两者的间隙影响,主要有狭窄间隙理论、间隙宽大好学说以及间隙对混炼胶料紧密作用等学说。这主要是因为分散物不同,对转子凸棱与内壁之间的间隙要求便不同,因此便有不同的争论。比如碳酸钙、短纤维以及白炭黑等填料可能更适合于间隙宽大好的学说,而像炭黑等填料,转子百分之几的磨损就会使间隙增大30%,便不能得到有效炭黑分散所需的足够剪切应力,则混炼胶的物理性能和生产能力就会显著下降,因此更适合于间隙狭窄理论。而随着新材料的出现以及填料种类的增加,同一配方的填料有些可能适合于宽大间隙好的学说,有些可能适合于狭窄间隙理论,为了保证各种填料的有效均匀分散,便需要注重高剪切区域出入口的形状效应。


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