實驗16　高速捏合工藝

一、實驗目的

（1）了解高速捏合機的結構和工作原理。

（2）掌握高速捏合機的操作步驟和使用方法。

二、實驗原理

將各種配合劑與主料充分混合均勻，在設備不同轉速條件下，使主料充分吸收增塑劑等液體小分子，便于下一道工序的操作。

捏合工藝操作的好壞直接會影響擠出造粒工藝的質量。各種配合劑、填料是否能分布均勻，最終將影響產品的質量。捏合工藝是高分子材料成型加工中重要的一環。高速捏合機的結構及混合原理如下。

（1）高速捏合機的結構。目前應用最廣泛、混合效果最好的間歇式混合設備是高速捏合機。高速捏合機由混合鍋、攪拌槳、折流板、排料裝置、驅動裝置、傳感器及控制系統等組成。根據加熱方式和介質，可分為電加熱、油加熱和蒸汽加熱三種。排料口可用氣動控制開、閉料門，也可采用手動方式操作。

（2）高速捏合機的工作原理。高速捏合機屬于粉料的混合設備。其工作原理是：設備開啟后，高速旋轉的攪拌槳借助呈一定傾斜角度的表面，與捏合機中的物料之間產生摩擦力，并使得物料粒子沿槳面的切向方向進行運動。由于離心力的作用，物料粒子先被拋向混合室的內壁，并繼續沿混合器內壁的表面進行上升。當物料上升到一定高度之后，由于重力作用，物料粒子發生自由落體，又落回攪拌槳葉的表面，但是接著又會被拋起。這種上升運動與切向運動的結合，使得處于捏合機中的物料粒子實際上一直處于連續的螺旋式的激烈運動狀態。由于攪拌槳葉的轉速是很高的，物料粒子的運動速度也很快，快速運動的物料之間發生激烈的相互碰撞、摩擦，使得物料粒子或凝聚在一起的團塊被迅速破碎并混合均勻；同時激烈的摩擦生熱使得物料的溫度也相應升高，這有利于樹脂對各種助劑的吸附。混合室內的折流板面呈流線型，其高度和角度可調，可以使螺旋運動的物料流動狀態被攪亂，使物料呈無規運動，并在折流板附近形成強烈的旋渦，增強混合效果，并使得各組分形成均勻分散的粉、粒狀聚合物混合體；另外，折流板內的熱電偶可實現對料溫的控制。

三、實驗用品

PVC；SBS；PS；高速捏合機。

四、實驗步驟

（1）擬定配方。制品的硬度在65～85左右。

① 質量份數：PVC　100； 三鹽　2.0；二鹽　1.0；Pbst（硬脂酸鉛）　0.8；DOP　20；CaCO₃　30；Hst（硬脂酸）　0.5；石蠟　0.5。

② 質量份數：SBS　100； LDPE　5； PS　20； 環烷油　25；Hst（硬脂酸）　0.5；抗氧劑　1010　0.5；CaCO₃　30。

（2）捏合

按配方稱取樹脂及助劑。將干粉料（除穩定劑和著色劑以外）加入高速混合機內，先慢速擋捏合2min，再將穩定劑和著色劑與部分增塑劑配成漿料，最好經過研磨后加入混合機內，蓋好蓋子后，在1500r/min轉速下，把預熱到90℃的增塑劑通過加料孔加入到混合機內，共混合10min，通過觀察窗觀察材料分散是否均勻，然后用慢速排料。

清理設備，打掃現場。

（3）安全注意事項

設備先從低速到高速再到低速！設備運轉過程中切不可打開頂蓋觀察！加入料后，頂蓋應上緊。

增塑劑必須被充分吸收，溫度適當，填料分布均勻并包覆在主料的表面。

五、思考題

（1）設備為什么必須先低速再高速？

（2）溫度太低和太高對捏合工藝有何影響？

（3）為什么要充分吸收增塑劑后，再添加填料？

參　考　文　獻

［1］　周達飛，唐頌超. 高分子材料成型加工. 北京：中國輕工業出版社，2005.

（葉林忠）