(1) 基本结构与工作原理
基本结构： 机架、混合室、螺带(螺旋带状转子) 工作原理： 转动的螺带曲面驱使物料上下翻滚，从而使多组分物料之间产生对流和分布混合，同时 带有比较微弱的剪切作用(因螺带结构强度较低,螺带转速设计较低)。
(2) 主要类型 ① 单螺带机 因螺带曲面几何特征限制，径向分布混合为主，轴向混合效果很弱。 ② 双螺带机
(2) 主要类型 ① 按叶轮几何形态分类 类似流体力学和空气动力学,不同的叶轮几何形态，具有不同的动力性能，改变叶轮几何形态，可改 变高速混合器的混合性能。
叶轮形式
② 按叶轮安装结构分类
(普通)低位式 叶轮安装到混合室底部，装卸料操作方便。
高位式
叶轮安装到混合室中部，混和效率高、装料量大，但叶轮轴伸出的悬臂较长，承受
3.3.3 捏合机
(1) 基本结构与工作原理
基本结构: 可安装加热和冷却装置的夹壁式混合室(U 形、W 形、鞍形)；一对能够反向旋转并带有 螺旋状扭转曲面的实心转子轴；驱动装置等。
工作原理： 技术发展、结构演进、功能改进 与单螺带机相比：一个薄壁带状转子变为两个实心曲面转轴，结构强度增大；两个曲面转子反向差 速旋转驱使物料径向“上翻下落”进行径向撕捏和轴向对流，从而使物料接受分布混合的同时，发生比较 强烈的分散混合。
3.1.3 研磨
利用压力和剪切力对成型物料进行粉碎性碾压和研细的加工处理过程称为 “研磨”，目的是细化物 料各组分的粉粒，并提高它们在聚合物基体中的分散性。常用的研磨设备有三辊研磨机和球磨机等。
3.2 混合与混炼的概念(教材外增设教学内容)
3.2.1 混合的概念
以聚合物为基体、添加多种填料和助剂的塑料成型物料是一种多组分工业原材料，为了使各种组分 材料在整个成型物料体系中均匀分布并具有密度和性能均匀的物理特性，对成型物料所进行的各种机械和 物理均化处理过程统称为“混合”。
干燥及其目的: 利用加热升温或其他物理方法除去各组分材料或成型物料自身内部水分和低分子挥 发物的处理过程称为“干燥”。使用干燥后的组分材料配制成型物料，可以提高各组分材料之间的混合效 果；对配置好的成型物料进行干燥，可以避免成型过程中发生气泡、银纹等成型缺陷。
预热和干燥的异同点: 一方面，预热和干燥都可以通过加热升温的方法实现；另一方面，预热只是要 求温度达到一定数值，而干燥却需要在温升的同时去除水分和低分子挥发物。一般来讲，对物料进行加热 干燥处理时，可以获得预热效果，但预热处理并不一定能够对物料进行干燥。除此之外，干燥还可以采用 非加热的其他物理方法来实现。
原理： 在一定的空间或多组分材料体系内，利用浓度扩散和对流运动，把各组分原料的微粒或细粒 进行随机地无规无序地迁移，以改变它们在空间的分布状况，并最终驱使它们彼此之间均匀分布，即物理 上依靠热量驱使各组分的微粒或细粒(或分子、分子团)在空间中的扩散，力学上依靠动力驱使各组分的微 粒和细粒在空间中的对流。
露点: 湿度的表示方法，即气压和水汽体积不变，空气达到饱和时的温度。
课堂讨论: 想象预热和干燥的实验室方法和工业化方法。 讨论总结：预热和干燥方法
(1) 热风干燥 ① 箱式热风循环是干燥机 电热器+电风扇 40～230℃，铺料厚度≤25mm,用于小批量除湿干燥、预热 处理。热塑性物料 95～110℃，1～3h；热固性物料 50～120℃或更高，具体数值由物料品种和性质确定。 ② 料斗式干燥器 鼓风机+热风管把热空气吹入挤塑机或注塑机料斗，经贮料区后从排气口排出，依 靠热风与物料温差除湿干燥 (2) 远红外加热 热源不接触物料，光谱可穿透物料，主要适用于由 C、H 基团组成的极性塑料。
上翻(捏合)——反向差速旋转的左、右两个螺旋曲面在混合室 上方驱动物料向转子啮合方向和啮合区内旋，即径向对流的同时承 受两个转子曲面的挤压捏合作用，使物料同时产生径向分布混合与 挤压剪切变形，并把物料捏合成“料团”。
下落(撕裂)——左右对称反向旋转的两个转子螺旋曲面在其 啮合区下方驱动“料团”外旋，并以差速剪切作用撕裂“料团”，差 速运动导致物料之间在混合室下放驱动物料。 轴向对流——螺旋曲面分解动力方向，并产生轴向力驱动物料对流。
(3) 真空干燥 负压除湿干燥。 (4) 高频加热与微波加热 将物料置于高频电场或微波场中，通过高频电场或微波场变化，激发大分 子振动、转动和摩擦生热，加热速度快、容易控温、温度均匀(内热升温)。 (5) 热板加热 主要用热固性塑料与压缩成型 (6) 大批量生产的干燥设备 沸腾床以及带式、搅拌式、振动式和喷雾式等各种各样的机械干燥设备。
3.3 初混合设备
技术特征: 物理上以分布混合为 主,工艺上对成型物料进行初混合的混 炼设备，因设备对成型物料施加的剪切 力和切变速率比较小，故此类设备输入 和输出的动力都不太大，生产上属于低 能耗设备。
主要功能: 利用分布混合，制备粉 状物料；或对固液两相的多组分物料进 行浸渍处理。
3.3.1 螺带式混合机(教材外增设教学内容)
④ 斜置式单螺带机(连续型初混合设备)
结构改进 机能变异: 将卧式单螺带斜置安装，物料利用斜向重力运动增大轴向混合；同时利用物 料在重力作用下的斜向连续运动，把间歇式进出料操作转变成连续式操作。
(3) 技术参数 加料室容积 小型机 1L 、 大型机 14×103L 螺带转速 10～30r/min 驱动功率 3～40kW/M3(低能耗) (4) 应用特点 大部分螺带机间歇操作，加料量一般为混合室容积的 40%～70%，主要适用于粉、粒状聚合物与添加 剂混合，以及固态粉料与少量液态添加剂捏合。 应用举例 塑料着色、PVC 粉料干混、HPVC 初混、PVC 配料、共混物及填充混合物的初混合等。
的扭矩大，且装卸料也不方便。
(3) 技术参数 叶轮转速高达 750～2500r/min,叶轮几何形态影响混合效果与驱动功率，驱动功率一般按 150～ 300W/kg 设计，增塑剂使用量大时，可以用到 600W/kg。 (4) 应用特点 高速高效，混和时间<30min 主要用于中小批量的物料初混合 高速旋转的混合效果以及涡流磨擦产生较大内热，使混合经历的热历程较短，热作用适中，特别适 应于热敏性塑料初混合。
3.3.2 高速混合机
(1) 基本结构与工作原理
基本结构：圆筒形夹壁式混合锅(室)，夹壁分内层、加热层、冷却套和外层等 4 部分结构；搅拌叶 轮，分普通式和高架式两种安装类型；折流板，外表呈流线态悬挂在混合室上方的端盖下，其内部中空可 安装热电偶测量温度；驱动装置。
工作原理：技术演进 结构变异 功能改进 叶轮较螺带机高速旋转，驱使物料沿混合锅内壁进行上、下高速离心旋转产生强烈对流；增设的固 定式折流板对物料反向折流增大轴向分布混合的同时，引发物料涡流并强化摩擦和剪切；加热器可对物料 进行进行干燥。
3.2.1.1 混合的力学、物理和化学条件
力学上赋予各组分原料能够流动和变形(对流和剪切)的动力。 物理上对各组分原料施加其浓度能够得以扩散，或物理聚集状态可以发生变化的热量。 化学上尽量避免各组分原料之间发生反应。
3.2.1.2 混合方法分类
(1) 按物理动因分类 ① 分布混合(简单混合、混合) 概念 将两种或两种以上的组分原料，无规无序地均匀分布到一定空间的混合方法，即多组分物料 在分布过程中，其各组分原料的微粒或细粒在物料体系内随机地进行无规无序的迁移运动。
第 3 章 成型物料预处理装置与混炼设备
本章概要
对成型物料进行预处理和混炼的原因 成型生产对物料混合配制的要求 混炼设备功能与工作原理
预处理操作的工艺种类 初混合与塑炼的差异 混炼机件变化与设备功能变异
3.1 成型物料预处理及其装置(教材外增设教学内容)
预处理的概念: 配置塑料成型物料之前，使用一定的机械、物理装置或机械设备，对塑料成型物料 预先进行的筛析、预热、干燥和研磨等准备工作。
结构演进 功能改善：较单螺带机增加一个旋向相反、直径不同的螺带，通过两个反向螺带的螺旋曲 面旋转，且因直径不等再使物料产生不同的螺旋运动线速度，从而强化轴向混合效果。
③ 立式螺带机 结构变异 功能强化: 双混合室、双螺带立式安装，物料不仅沿双螺带产生轴向混合效果，而且还 在双混合室交界处产生交错性质的横向混合，强化设备的混合功能。
3.1.2 预热和干燥
预热及其目的: 对成型物料进行混合制备或成型加工以前，在粘流温度以下预先对成型物料施加的加 热处理工作称为“预热”。预热的目的是为了缩短正式加热时间或避免过快的加热速度导致物料温度不均。 物料经过预热后，可以在物理状态不发生粘流变化的条件下达到或保持一定温度，并在预热过程中使整个 物料体系获得比较均匀的温度分布。在成型物料制备过程中使用经过预热处理的物料，比较均匀的物料温 度场可以提高物料的混合效率；在成型加工工程中采用经过预热处理的成型物料，比较均匀的物料温度场 有利于避免物料因为加热速度过快产生局部过热，从而保证制品的成型质量。
扩散： 各组分原料从其浓度大的区域向浓度小的区域进行迁移的现象，在热量作用下，气相组分具 有自发的扩散能力，液相组分之间也具有扩散能力，固相组分之间不发生扩散。
对流： 在外部机械搅拌力作用下，物料各组分原料彼此朝向对方所占空间的迁移运动。 ② 分散混合(分散) 概念 把两种或两种以上的组分原料相互渗透，促使各组分原料相互结合、性能均一的混合方法。 原理 在一定的空间或多组分材料体系内，通过热量改变各组分原料微粒或细粒的物理聚集状态，同 时利用剪切力促使各组分原料的微粒或细粒发生剪切变形和接触界面变化，以实现它们彼此之间的相互结 合与渗透，并最终形成密度均匀、性能均一的新的材料体系，即 物理上需要热量和温升改变各组分原料的微粒或细粒的聚集状 态，力学上需要驱动各组分原料的微粒或细粒之间发生剪切作用 的动力，几何上要求它们的通过变形导致接触界面面积增大(空间 一定，接触界面增大，彼此相互结合与渗透)。
经过预处理的塑料成型物料，需要从几何形态、物理性能和温度条件等三个方面满足成型物料的配制 要求，以进一步保证物料转变成为塑料制品时的成型质量。