在实际应用中，高分子材料中一般
有各种添加剂或其他种类的聚合物。
聚合物共混合添加改性的目的是为了改善聚
合物的加工性，改进制品的使用性能或降低成本。
添加成核剂改善结晶性能
纳米材料复合提高耐热性
玻纤增强改性
三元乙丙橡胶(EPDM)增韧改性
PE、PTT、PBT、聚对苯二甲酰对
苯二胺、聚醚酰亚胺(PEI)等。
例：
提高PET的使用性能和加工性能
聚合物共混合添加改性的一个重要环节是混合。
第一节混合的基本概念和原理
一、混合的定义
混合是一种趋向于混合物均匀性的操作，是一种在整个系统
的全部体积内，各组分在其基本
单元没有本质变化的情况下的细
化和分布的过程。
二、混合机理
按照Brodkey混合理论，混合涉及到散的生种基
本运动形式。
(一)分子扩散
在浓度梯度驱使下，各组分自发地由浓度较大的区域
迁移到浓度较小的区域，从而达到各处组分均化的一种扩
散形式。
分子扩散在气体和低黏度液体中占支配地位，在固体
与固体间作用是很小。
在聚合物加工中，熔体与熔体间分子扩散无实际意义，
但若混合组分之一是低分子物质，则分子扩散可能是重要因素。
(二)涡旋扩散
由系统内产生的紊流而实现流体混合的一种扩散形式。
对于气体和低黏度的液体体系，涡流扩散是常见的混合
类型。
在聚合物加工中黏度高，而且要实现紊流势必使熔体
发生破裂，故很少发生涡旋扩散。
111
(三)体积扩散
指流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间
位置向另一空间位置的运动；或指两种或多种组分在
相互占有的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀
分布。
在聚合物加工中，体积扩散占支配地位.
涉及通过塞流对物料进行体积重新排列，而不需要物料
连续变形。
可以无规则，也可以有序。
(2)层流混合
涉及到通过层流而使物料变形。
物料要受到剪切、伸长(拉伸)或挤压(捏合)。
对流混合的两种机理：
(1)体积对流混合
聚合物加工中的混合与一般的混合不同：
由于聚合物熔体的黏度高(102Pa·s),因此
混合只能在层状领域产生，缺少提高混合速率的涡旋扩散和分子扩散。
不利于混合，并降低混合均匀程度。
意
小结
1
三、混合过程发生的主要作用
剪切
分流
合并和置换
挤压(压缩)
拉伸
聚集
它们的出现及占有的地位会因混合的最终目的、物料的状态、
温度、压力、速度等不同而不同。
在剪切的作用下，少组分
立方体粒子将被拉长、变形，
最后形成条纹状。
粒子体积没有变化，只是截
面变细，向倾斜方向伸长。
→表面积增大，分布区
域扩大，渗进别的物料中的可
能性增加。
剪切作用→混合均匀。
(一)剪切
■作用：是把高黏度分散相粒子或凝聚体分散于分散介质中。
■例：介于两块平行板间的物料通过板的平行运动而使物料内部产生永久变形的黏性剪切。
dl
●剪切的混合效果与剪切力F的大小和力的作用距离H有关。
●F越大和H越小，受剪切作用的物料被拉长变形L越大，混合效果越好。
剪切力作用下立方体的变形
(二)分流、合并和置换
◆在流体的流道中设置突起板或隔板状的剪切片，进行分流。
◆分流后，有的在下游再合并为原状态，有的在各分流束内引起循环流动后再合并，有的在各分流束进行置换后再合并，
也可能几种情况同时作用。
◆在进行分流时，隔板数为n,分流数为(n+1)。如果的隔板
串联，其串联阶数为m:
分流数为N=(n+1)m。
(a)(b)
混合前分流的配置情况
(三)挤压
◆作用：物料在承受剪切前先经受压缩，使物料的密度提高，这样剪切时可提高剪切效率。
◆同时当物料被压缩时，物料内部会发生流动，产生由于压缩引起的流动剪切。
压缩内部的剪切
挤压(压缩)
例：挤出机中，从加料
段到计量段螺槽的深度
是由深变浅。
使物料产生变形，减小料层厚度，增加界面，有利于混合。
(五)聚集
在混合过程中，已破碎的分散相在热运动和微粒间相互吸引
力的作用下，重新聚集在一起：混合的逆过程。
在混合过程中应尽量减少聚集的发生。
(四)拉伸
第二节高分子材料混合加工的原料配方设计
聚合物混合加工的原料：
聚合物连续相和分散相(添加剂)。
配方设计：注意添加剂的属性、添加剂之间的相互作用及其与
聚合物的关系。
一、添加剂的属性
1.添加剂的形态
指添加剂颗粒的形状。
添加剂的不同