实验16　高速捏合工艺

一、实验目的

（1）了解高速捏合机的结构和工作原理。

（2）掌握高速捏合机的操作步骤和使用方法。

二、实验原理

将各种配合剂与主料充分混合均匀，在设备不同转速条件下，使主料充分吸收增塑剂等液体小分子，便于下一道工序的操作。

捏合工艺操作的好坏直接会影响挤出造粒工艺的质量。各种配合剂、填料是否能分布均匀，最终将影响产品的质量。捏合工艺是高分子材料成型加工中重要的一环。高速捏合机的结构及混合原理如下。

（1）高速捏合机的结构。目前应用最广泛、混合效果最好的间歇式混合设备是高速捏合机。高速捏合机由混合锅、搅拌桨、折流板、排料装置、驱动装置、传感器及控制系统等组成。根据加热方式和介质，可分为电加热、油加热和蒸汽加热三种。排料口可用气动控制开、闭料门，也可采用手动方式操作。

（2）高速捏合机的工作原理。高速捏合机属于粉料的混合设备。其工作原理是：设备开启后，高速旋转的搅拌桨借助呈一定倾斜角度的表面，与捏合机中的物料之间产生摩擦力，并使得物料粒子沿桨面的切向方向进行运动。由于离心力的作用，物料粒子先被抛向混合室的内壁，并继续沿混合器内壁的表面进行上升。当物料上升到一定高度之后，由于重力作用，物料粒子发生自由落体，又落回搅拌桨叶的表面，但是接着又会被抛起。这种上升运动与切向运动的结合，使得处于捏合机中的物料粒子实际上一直处于连续的螺旋式的激烈运动状态。由于搅拌桨叶的转速是很高的，物料粒子的运动速度也很快，快速运动的物料之间发生激烈的相互碰撞、摩擦，使得物料粒子或凝聚在一起的团块被迅速破碎并混合均匀；同时激烈的摩擦生热使得物料的温度也相应升高，这有利于树脂对各种助剂的吸附。混合室内的折流板面呈流线型，其高度和角度可调，可以使螺旋运动的物料流动状态被搅乱，使物料呈无规运动，并在折流板附近形成强烈的旋涡，增强混合效果，并使得各组分形成均匀分散的粉、粒状聚合物混合体；另外，折流板内的热电偶可实现对料温的控制。

三、实验用品

PVC；SBS；PS；高速捏合机。

四、实验步骤

（1）拟定配方。制品的硬度在65～85左右。

① 质量份数：PVC　100； 三盐　2.0；二盐　1.0；Pbst（硬脂酸铅）　0.8；DOP　20；CaCO₃　30；Hst（硬脂酸）　0.5；石蜡　0.5。

② 质量份数：SBS　100； LDPE　5； PS　20； 环烷油　25；Hst（硬脂酸）　0.5；抗氧剂　1010　0.5；CaCO₃　30。

（2）捏合

按配方称取树脂及助剂。将干粉料（除稳定剂和着色剂以外）加入高速混合机内，先慢速挡捏合2min，再将稳定剂和着色剂与部分增塑剂配成浆料，最好经过研磨后加入混合机内，盖好盖子后，在1500r/min转速下，把预热到90℃的增塑剂通过加料孔加入到混合机内，共混合10min，通过观察窗观察材料分散是否均匀，然后用慢速排料。

清理设备，打扫现场。

（3）安全注意事项

设备先从低速到高速再到低速！设备运转过程中切不可打开顶盖观察！加入料后，顶盖应上紧。

增塑剂必须被充分吸收，温度适当，填料分布均匀并包覆在主料的表面。

五、思考题

（1）设备为什么必须先低速再高速？

（2）温度太低和太高对捏合工艺有何影响？

（3）为什么要充分吸收增塑剂后，再添加填料？

参　考　文　献

［1］　周达飞，唐颂超. 高分子材料成型加工. 北京：中国轻工业出版社，2005.

（叶林忠）