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摘要:近年来,随着高分子材料成型加工技术在工业上取得了飞速发展,我国航空工业、国防工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成,高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外,还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态,所以链结构又可分为近程和远程结构。
关键词:高分子;材料加工;成型技术;创新与发展
1导言
我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权,进一步加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展。
2高分子材料成型加工技术的发展情况
半个世纪以来,高分子材料成型加工技术取得了相当大的进展,我国一些特殊行业例如航空、国防等一些尖端产业对于高分子合成材料方面都有较高的要求。另一个方面,随着人民生活水平不断提高,汽车业不断的发展。现阶段汽车行业逐渐以节能环保、高速美观作为发展的目标,汽车行业的不断发展壮大,带动了行业相关材料工艺与汽车零部件不断发展。为了降低汽车生产成本提高汽车使用性能,不断提高高分子材料成型加工技术在汽车行业使用显得尤为重要。目前汽车生产工艺之中越来越注重使用塑料代替金属部件,汽车生产中超过百分之九十零部件都是依靠模具成型。目前,高分子材料成型加工能够做到低成本、高性能、搞生产效率。制成品方面逐渐往轻便、小尺寸方面发展,能够有效的提高生产效益,实现低能耗、零污染的发展方向。
3高分子材料的主要成型方法
3.1挤出成型
高分子材料挤出成型技术一般是按照管状材料形状冷却定型,然后将其置入水槽中进行冷却加工处理,冷却完毕之后使用牵引装置,将其运至切割装置进行切割,将其切割至需要的长度。现阶段关于高分子材料挤出成型中,主要有外经成型与内径成型两种。
3.2注塑成型
现阶段,注射成型技术主要被运用于热塑型塑料成型之中,也可以被应用于一些热固定性塑料成型技术之中,其成型原理是将颗粒料放置于注射机的料筒之间,并且进行加热,最后在剪切作用力下面便成为粘性流动状态,然后就可以使用户螺杆或者柱塞进行压力施加,使熔体快速通过喷嘴进入膜枪之中,最后进行冷却固化。
3.3吹塑成型
吹塑成型及时就是将塑料经过机口位置罅隙圆筒进行挤出,然后再经过机头中心位置吹入压缩过的空气,将膜管吹成直径较大的膜管状技艺。这种成行办法可以分为上引法与下引法。
3.4塑料激光成型
激光塑性技术最近几年新出现的一种加工技术,现阶段塑料激光塑型技术主要是通过高度聚焦的激光垂直照射在需要进行塑型的模板之上,但是塑料能够直接进行吸收激光的能力较低,所以必须在要塑型的部位涂上一些可以吸收热量的涂料。塑料受到温度影响就会发生变形。
3.5半结晶塑料激光成型
塑料激光成型技术就是吸收激光能量使塑料的一个面进行变形。塑料表面的温度,必须要在材料结晶溶解的温度下面,才能更好的保证塑料的性能。塑料的拉伸应力与弯曲强度方面,必须要使温度在60摄氏度以上才能进行变形,否则变形就会不完整。
3.6激光燒结成型
激光烧结成型技术是使用CAD辅助技术对塑料进行加工处理。可以有效的节约生产模具方面的成本结算。激光烧结成型技术是一种非常具有发展潜力的技术。它能够有效的节约生产成本,比注塑技术更加环保节能,对于零部件的生产方面有更加出色的表现,是一种极具发展潜力的塑料成型技术。
4高分子材料成型加工技术的发展前景
4.1聚合物动态反应加工技术及设备
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。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。目前国内外使用的反应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、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。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,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、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。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。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。
4.2信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术
此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,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体,结合动态连续反应成型技术,研究酯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。
4.3聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术
此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。
4.4热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。
5结语
由此可以看出,节能环保是高分子材料成型技术发展的必经之路。我国只有根据本国自身特点进行科学研究,才能更好实现发展目标。我国必须不断专注于高分子材料成型技术方面的研究,不断掌握尖端科技,培养属于我们国家的自主知识产权,才能使我国实现技术方面的跨越,打破一些发达国家的垄断,进一步加快我国高分子材料加工技术方面的发展。
参考文献:
[1]梁洁珍.高分子材料加工成型技术创新与发展[J].化工设计通讯,2017,43(05):65+74.
[2]瞿金平.高分子材料加工成型技术创新与发展[A].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会.2014年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(上册)[C].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会:,2014:1.
[3]“高分子材料成型加工新技术及新理论”教育部创新团队通过验收[J].华南理工大学学报(自然科学版),2012,40(09):130.
关键词:高分子;材料加工;成型技术;创新与发展
1导言
我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权,进一步加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展。
2高分子材料成型加工技术的发展情况
半个世纪以来,高分子材料成型加工技术取得了相当大的进展,我国一些特殊行业例如航空、国防等一些尖端产业对于高分子合成材料方面都有较高的要求。另一个方面,随着人民生活水平不断提高,汽车业不断的发展。现阶段汽车行业逐渐以节能环保、高速美观作为发展的目标,汽车行业的不断发展壮大,带动了行业相关材料工艺与汽车零部件不断发展。为了降低汽车生产成本提高汽车使用性能,不断提高高分子材料成型加工技术在汽车行业使用显得尤为重要。目前汽车生产工艺之中越来越注重使用塑料代替金属部件,汽车生产中超过百分之九十零部件都是依靠模具成型。目前,高分子材料成型加工能够做到低成本、高性能、搞生产效率。制成品方面逐渐往轻便、小尺寸方面发展,能够有效的提高生产效益,实现低能耗、零污染的发展方向。
3高分子材料的主要成型方法
3.1挤出成型
高分子材料挤出成型技术一般是按照管状材料形状冷却定型,然后将其置入水槽中进行冷却加工处理,冷却完毕之后使用牵引装置,将其运至切割装置进行切割,将其切割至需要的长度。现阶段关于高分子材料挤出成型中,主要有外经成型与内径成型两种。
3.2注塑成型
现阶段,注射成型技术主要被运用于热塑型塑料成型之中,也可以被应用于一些热固定性塑料成型技术之中,其成型原理是将颗粒料放置于注射机的料筒之间,并且进行加热,最后在剪切作用力下面便成为粘性流动状态,然后就可以使用户螺杆或者柱塞进行压力施加,使熔体快速通过喷嘴进入膜枪之中,最后进行冷却固化。
3.3吹塑成型
吹塑成型及时就是将塑料经过机口位置罅隙圆筒进行挤出,然后再经过机头中心位置吹入压缩过的空气,将膜管吹成直径较大的膜管状技艺。这种成行办法可以分为上引法与下引法。
3.4塑料激光成型
激光塑性技术最近几年新出现的一种加工技术,现阶段塑料激光塑型技术主要是通过高度聚焦的激光垂直照射在需要进行塑型的模板之上,但是塑料能够直接进行吸收激光的能力较低,所以必须在要塑型的部位涂上一些可以吸收热量的涂料。塑料受到温度影响就会发生变形。
3.5半结晶塑料激光成型
塑料激光成型技术就是吸收激光能量使塑料的一个面进行变形。塑料表面的温度,必须要在材料结晶溶解的温度下面,才能更好的保证塑料的性能。塑料的拉伸应力与弯曲强度方面,必须要使温度在60摄氏度以上才能进行变形,否则变形就会不完整。
3.6激光燒结成型
激光烧结成型技术是使用CAD辅助技术对塑料进行加工处理。可以有效的节约生产模具方面的成本结算。激光烧结成型技术是一种非常具有发展潜力的技术。它能够有效的节约生产成本,比注塑技术更加环保节能,对于零部件的生产方面有更加出色的表现,是一种极具发展潜力的塑料成型技术。
4高分子材料成型加工技术的发展前景
4.1聚合物动态反应加工技术及设备
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。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。目前国内外使用的反应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、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。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,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、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。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。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。
4.2信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术
此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,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体,结合动态连续反应成型技术,研究酯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。
4.3聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术
此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。
4.4热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。
5结语
由此可以看出,节能环保是高分子材料成型技术发展的必经之路。我国只有根据本国自身特点进行科学研究,才能更好实现发展目标。我国必须不断专注于高分子材料成型技术方面的研究,不断掌握尖端科技,培养属于我们国家的自主知识产权,才能使我国实现技术方面的跨越,打破一些发达国家的垄断,进一步加快我国高分子材料加工技术方面的发展。
参考文献:
[1]梁洁珍.高分子材料加工成型技术创新与发展[J].化工设计通讯,2017,43(05):65+74.
[2]瞿金平.高分子材料加工成型技术创新与发展[A].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会.2014年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(上册)[C].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会:,2014:1.
[3]“高分子材料成型加工新技术及新理论”教育部创新团队通过验收[J].华南理工大学学报(自然科学版),2012,40(09):130.