炭素材料生產(chǎn)中混合的機(jī)理及設(shè)備要求

炭素材料是由多組分粉粒料組成的，其混合是一種復(fù)雜的過(guò)程，它是多組分物料在外力作用下，從最初的整體未混合達(dá)到局部的混勻狀態(tài)，在某個(gè)時(shí)刻達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。這之后，混合均勻度不會(huì)再提高，而分離與混合均勻則反復(fù)地交替進(jìn)行著。一般認(rèn)為在混合機(jī)中粉料的混合作用原理有如下三種：

①對(duì)流混合。物料在外力的作用下位置發(fā)生移動(dòng)，所有粒子在混合機(jī)中的流動(dòng)產(chǎn)生整體混合;

②擴(kuò)散混合。在粒子間相互重新生成的表面上，粒子作微弱的移動(dòng)，使各種組分的粒子在局部范圍擴(kuò)散達(dá)到均勻分布;

③剪切混合。由于物料群體中的粒子相互間的滑動(dòng)和沖撞引起的局部混合。

炭素材料的原材料在混合過(guò)程中其混捏質(zhì)量及其混合物的性能是符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，也就是當(dāng)粉末材料加入到混合或混捏機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的混合或混捏，就能按高斯-拉普拉斯正態(tài)分布定律來(lái)分布。當(dāng)混合或混捏繼續(xù)進(jìn)行下去，將引起分布的變化，隨著混合或混捏時(shí)間的延長(zhǎng)而分布變差。混合或混捏的最佳時(shí)間，與多種因素有關(guān)。

物料在混捏(混合)機(jī)內(nèi)，要能在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到混合均勻的目的，則物料在混捏機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)滿足以下條件。

①物料在混合時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是可變的。幾種物料在混合過(guò)程中，只要它們之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，則它們之間的相對(duì)位置將隨時(shí)在改變，這樣它們的混合就會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到均勻。

②能使物料在三維坐標(biāo)中運(yùn)動(dòng)。由于物料在三維空間坐標(biāo)中均有運(yùn)動(dòng)，則物料的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都有可能在空間的某一個(gè)位置出現(xiàn)，這樣加速了物料的均一性。

③應(yīng)避免物料在混合過(guò)程中產(chǎn)生周期性運(yùn)動(dòng)。由于物料的質(zhì)點(diǎn)在混合過(guò)程中不出現(xiàn)周期性運(yùn)動(dòng)，甚至兩質(zhì)點(diǎn)不可能永遠(yuǎn)在一起運(yùn)動(dòng),或者間隔一定時(shí)間相碰在一起，它在所有運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只能與新的質(zhì)點(diǎn)相遇，這樣加速混合的均勻性。

根據(jù)以上三點(diǎn)的要求，所以對(duì)于混捏機(jī)械的結(jié)構(gòu)有著特殊的要求。

對(duì)于干式混合機(jī)：

①要求混合筒的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)不能對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生軸對(duì)稱(chēng);

②要求混合筒對(duì)旋轉(zhuǎn)軸中心的橫截面不產(chǎn)生面對(duì)稱(chēng)：

③對(duì)于混合筒的轉(zhuǎn)速要求物料以拋物線的形式運(yùn)動(dòng)，既不能作圓周運(yùn)動(dòng)又不能作滑動(dòng)。

對(duì)于雙攪刀混捏鍋：

①要求攪刀的形狀為Z形攪刀，其效果最好;

②兩攪刀的轉(zhuǎn)速比應(yīng)為接近于2的奇數(shù);

③一般攪刀的周邊線速度取0.2?0.8m/s;

④攪刀的長(zhǎng)度與直徑之比應(yīng)為接近于2的奇數(shù)。

要使炭素材料的原料混合或混捏充分均勻，除了對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)有所要求外，同時(shí)對(duì)工藝條件及工人操作也有一定的要求。