组分混合是通过各组分间物理运动,实现特定比例氟聚物基体与填充金属粉体均匀分布的过程,主要包括组分称量、组分混合两个步骤。
图3.2 聚四氟乙烯粉体碎化过筛
组分称量即按照活性毁伤材料组分配比要求,称取一定质量各组分材料粉体的过程。活性毁伤材料体系对各组分配比要求严格,因此,一般选择高精度电子天平,在干燥通风环境中,对组分材料进行称取。
组分混合主要设备有V筒混料机、剪切混合机等,如图3.3所示。基本工作原理为利用设备机械运动,使多组分粉体混合物发生径向、周向和轴向三维运动,经适当的混合时间实现多组分粉体之间均匀混合。组分混合基本流程:首先,按配比要求将称量好的各组分粉体依次加入混合设备中;然后,设定混合时间及混合速率,对组分粉体进行混合;最后,将混合好的组分粉体倒出,密封保存。影响混合均匀性的主要工艺参数是混合时间、混合速率等。
图3.3 典型组分混合设备
1.混合时间
混合时间表征组分粉体通过混合设备混合时间的长短,直接决定活性毁伤材料组分的混合均匀性。混合时间过短,组分间相互分散不充分,混合不均匀;混合时间过长,混合设备机械搅拌产生热量不易耗散,导致粉体温度上升,PTFE黏结成块,影响组分混合均匀性。在实际混合中,应依据具体活性毁伤材料组分配比、粉体粒径、粉体质量等,通过试验确定合理的混合时间。以典型PTFE/Al/W(质量分数50%/30%/20%)活性毁伤材料为例,达到良好混合均匀性的粉体质量与混合时间关系如图3.4所示。
图3.4 粉体质量与混合时间关系(www.xing528.com)
2.混合速率
混合速率是决定多组分粉体混合时间和混合均匀性的重要参数,混合速率过低,粉体材料三维运动速率较慢,不利于组分间相互运动及扩散,混合所需时间较长;混合速率过高,会导致混合粉体局部运动速率过高,温升显著,特别是剪切式混合机,搅拌叶片高速旋转会对粉体产生高剪切速率,导致氟聚物基体升温,形成絮状团聚,甚至发生高温分解及组分间反应。
混合速率对多组分活性粉体体系混合均匀性影响如图3.5所示,从图中可以看出,正常混合速率下,粉体流散性良好,混合均匀;混合速率过高时,可明显观察到粉体中出现结块现象,反而不利于多组分粉体的均匀混合。
需要说明,机械混合一般用于粉体量较多或大批量生产,实验室条件下小试样制备,一般可采用手工研磨混合,如图3.6所示。基本流程为,先按配比要求将组分粉体倒入容器;再通过软质金属棒反复研磨搅拌,直至混合物无明显色差,表明各组分基本混合均匀,即可对混合物密封保存。
图3.5 混合速率对多组分活性粉体体系混合均匀性影响
图3.6 活性毁伤材料粉体组分混合方式
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