1、关于高分子材料成型加工技术的探讨摘 要：目前国内外采用传统的加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品，都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等缺陷。而高分子材料的合成和制备一般都是由几个化工单元操作组成的，高分子反应加工把多个单元操作熔为一体，有关能量的传递和平衡，物料的输运和平衡问题，与一般单个化工单元操作完全不同。 关键词：聚合物 注射成型技术 挤出成型技术 微孔泡沫塑料 材料是技术进步的核心内容。材料之间的竞争和替代对于现存市场和新市场的竞争还必然持续下去。对于高分子材料，其主要性能
2、不仅仅取决于分子的化学结构，还取决于于材料的形态。而材料的形态主要是在其加工过程中形成的。 一、高分子材料成型的加工技术 1.聚合物动态反应加工技术及设备 高分子材料成型加工工业的发展目前在我国占有极其重要的地位，但是我国的高分子材料成型的加工技术的开发目前还处于初步阶段。高分子材料成型加工是高能耗过程作业，无论是挤出、注射还是中空吹塑成型塑料原理都必须经过熔融塑化及输送这一基本和共性的过程，目前普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机等。 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，将聚合物反应挤
3、出全过程引入到电磁场引起的机械振动场，从而达到控制化学反应过程、反应制品的物理化学性能以及反应生产物的凝聚态结构的目的，这就是聚合物动态反应加工技术及设备。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点，解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题，同时从技术上解决了设备结构集成化问题。 2.以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 2.1 信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。该技术克服了传统方式的周期长、中间环节多、能耗大、易污染及成型前处理复杂等诸多问题，将光盘级 PC 树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一
4、体，结合动态连续反应成型技术，研究醋交换连续化生产技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。此技术的研究实现，加强了我国在该领域内的发言权。 2.2 聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。这种设备的关键在于将电磁场引起的机械振动场引入到聚合物反映挤出全过程，达到控制化学反应的过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 2.3 热塑性弹性体动态全硫化制备技术。这项技术主要是为了解决材料共混加工过程中共混物相态反转的问题，需要将振动力场引入混炼挤出全过程，通过控制硫化反直进程，实以达到混炼过程中橡胶相动态全硫化。 二、高分子成型主要技术方法
5、1.挤出成型技术 挤出成型技术包括单螺杆挤出、双螺杆挤出和柱塞式挤出。其原理是利用螺旋杆加压，将塑化好的聚合物连续的从挤出机的机筒挤入机头，融化的聚合物通过机头口模成型，牵引拉出后进行冷却剂定型，最终形成制品。具体又可细分以下几个方面： 1.1 反应挤出工艺。此工艺是连续地将单体聚合并对现有聚合物进行改性的一种方法，由于使聚合物性能可以多样化、功能化并且可以使工艺操作简单、生产连续和经济适用而重视 1.2 挤胀成型技术。此技术是一种塑性成型方法，适于制作一些精细的制品，常采用注塑、旋转模塑或吹塑方法成型。 1.3 挤出注射组合技术。此种技术是将挤出的聚合物与其他注射进的非熔融状成分混合后成型的
6、过程。 1.4 共挤出技术。共挤出技术需要两台或两台以上的挤出机共同工作，每台挤出机出一种聚合物，最终同时挤出多种聚合物并在一个机头中成型的技术。 1.5 固态挤出工艺。此工艺主要是指聚合物在固态的时候即低于熔点的条件下被挤出口模。 2.注射成型技术 简单来说，注射成型技术就是将熔融状态的聚合物注射到固定形状的模具中，待冷却成型后形成高分子材料制品的一种工艺。由于绝大多数塑料都可以采用注塑成型，因此拓宽了这种工艺的应用范围。另外这种工艺具有生产时间短、产品尺寸稳定、生产操作简单等许多优点，因此在行业中具有重要地位。具体有以下几种技术： 2.1 注射结构发泡成型技术 结构发泡制品是一种具有致密的
7、表皮层和内部微细小孔的芯层的连体发泡材料，其单位密度强度和刚度比同种未发泡的材料高 34 倍。广泛用于建筑、家具、家电、日用品、农业等领域。此项技术相对于传统的成型工艺取得了一定的进步，保留了其优点，摆脱了其缺点如产品强度不够生产时间长等，且进一步拥有产品重量轻差异小等优点。 2.2 电磁式聚合物动态塑化注射成型 电磁式聚合物动态塑化注射成型的关键在于在注射装置中布置电磁式直线脉冲，在聚合物塑化、初涉、成型的全过程中，均保证在电磁场产生的机械震动下进行，使得整个成型过程处于周期性的振动状态。 2.3 微孔泡沫塑料注射成型 与传统的塑料发泡技术相比，微孔泡沫塑料注射成型技术不需要添加其他化学成分
8、，也分为简写成型、连续挤出成型机注射成型等技术。主要包括热诱导相分离法、单体聚合反应法及超饱和气体法。 2.4 复合熔芯注射成型技术 复合熔芯注射成型技术分为三个主要阶段：第一阶段是制备复合熔心即将模具型芯金属放入预制的铸造母槽中定位，并教主低熔点合金成型后进行外形修整。第二各阶段是熔芯的注射成型即将已经制备好的复合熔心再次仿佛模具中并进行注射成型。第三是熔芯分离即低熔点合金、嵌件及塑件加热后分离的过程。 3.吹塑成型技术 吹塑成型指的是通过气体压力使闭合在模具中的热容型坯吹胀形成中空制品的方法。这种方法由于模具只需要凹槽，因此设备造价低适应性强，并且和成型复杂形状的制品。是第三种最常用的高分
9、子材料成型方法。 三、结束语 近年来，多个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五” 、 “九五”重点科技计划（攻关）等项目同时，非常注重科技成果转化与产业化，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态注塑机已开发完善 5 个规格系列，投入批量生产并推向市场；塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成，目前开发完善的 4 个规格正在生产试用。我国必须根据自身的实际情况来发展高分子材料成型加工技术及设备， 把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合，加快成果转化为生产力的进程，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参与文献 1申长雨，关绍康，张锐.加强课程建设培养创新人才“高分子材料成型加工”课程建设随想J.中国大学教学，2008， （3）：52-54. 2刘仿军，国平，喻湘华，曾小平，周爱军.高分子材料与工程专业人才培养模式研究与实践J.武汉工程大学学报，2009，31， （6）：88-91.
