高分子材料成型加工技术的发展

 　　随着科技的发展，高分子材料技术越来越先进，高分子材料成型加工技术在高新技术产业生产中发挥着关键作用，本文主要探讨高分子材料成型加工技术的发展。

　　《高分子材料科学与工程》(月刊)1985年创刊，本刊系经国家科委批准，公开发行的专业性学术刊物，登载与高子分子材料科学与工程领域有关的高分子化学，高分子物理和物化，反应工程，结构与性能，成型加工理论与技术。

　　本文主要介绍了在工业上正飞速发展着的高分子材料成型加工技术，就其发展趋势进行了探究，并将现今的高分子材料成型加工高新技术以及设备与传统技术设备从能耗和环保以及便利性等方面作了对比，说明了以科技创新带动高分子材料成型加工技术的发展所带来的积极性与建设性。

　　近几年来，航空工业以及国防尖端工业等特殊的工业的发展对聚合物材料的性能提出了高强度和轻质量等更高的要求，开发研制各种有着特殊要求的高强度聚合物已经显得愈来愈迫切。在这种背景下，明确高分子材料成型加工技术的发展走向并探讨高分子材料的加工成型方法对促进我国高新技术产业的发展有着无可言喻的重要性。

　　高分子材料成型加工技术的现状

　　改革开放以来，高分子合成工业突飞猛进，已经有了很多重大的突破。举几个例子来说，在上世纪六十年代主要采用的产量约为三吨每小时的单螺杆挤出机来造粒;到了七十年代到八十年代中期已经可以采用连续混炼机加单螺杆挤出机来造粒，产量约为十吨每小时，产量上已经翻了三倍;而八十年代中期以来采用的双螺杆挤出机加齿轮泵造粒产量更是可以达到四十五吨每小时了，产量已经超过最初的十倍以上了，在今后的产量还将突破六十吨每小时，造粒用挤出机结构的改进大大提高了其产量。在上世纪五十年代，塑料在全世界年产量也不过两百万吨，到了九十年代，其产量的年均增长率为五点八个百分点，直至二十一世纪初，其产量迅速增加到了差不多两亿吨，而在前几年其产量已经突破三亿大关。除此之外，随着汽车工业的发展和人们生活水平的提高，汽车的节能高速和安全环保以及乘坐舒适也越来越重要。汽车工业规模的不断扩大与对性能的不断求新也带动了其零部件等相关材料工业的发展。提高塑料类材料在汽车中的使用量是降低整个汽车成本并增加自身汽车有效载荷的关键。

　　根据有关资料显示，目前汽车上所用的一百千克塑料零部件可以代替从前接近三百千克的钢铁等传统汽车材料，这一优势也让越来越多的塑料件在汽车的制造中代替了原有的金属件。此外，汽车中依靠模具成型的零部件几乎达到了百分之九十，制造一千二百多套模具才能够制造一辆普通的轿车，在一些汽车制造业发达的国家如美国和日本超过一般的模具产业产品都是汽车模具。目前高分子材料加工以低成本和高性能以及高生产率与交货快捷为主要目标，制品方面更是走着缩小化和轻质化的发展道路;而大多数的成型加工正向着定能耗和零排放等环保方向发展，进行着较短研发周期的多品种转变。

　　二、创新并研究高分子材料成型加工技术

　　目前高分子加工成型技术的发展已经不能仅仅用迅猛来形容，其总的发展方向是高度的集成化和产量化以及精密化，不断地对加工制品材料进行聚集态和相形态等方面的控制以达到制品的最高性能。其创新技术通过以下几项新技术具体表现了出来：

　　1、聚合物动态反应加工技术

　　聚合物反应加工技术发展的基础是双螺旋挤出机。国外的Berstart公司开发出的用来连续反应和混炼的十螺杆挤出机可以解决作为反应器的包括双螺杆和四螺杆挤出机在内的其它挤出机所存在的问题。而国内现有的反应成型加工技术还处于初级的研发阶段，但我国经济的发展却急需大力的发展聚合物反应成型加工技术。缩聚反应器的反应挤出设备是酯交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中比较关键的技术，而反应挤出技术和设备同样是我国每年千万吨的改性聚合物及其合金材料生产的关键技术。

　　国内外目前使用的都是以传统混合和混炼设备为原理改造的反应加工设备，这样的产品都有着难以控制传热和传质以及混炼等过程并且不能控制反应产物分子量及其分布等问题。另一方面，传统的反应加工设备的投资费用高，容易造成资源浪费和环境污染，密封起来也很困难。聚合物动态反应加工技术及设备采用了反应加工原理和设备结构这两方面完全不同于传统的技术，这门技术用电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出的全过程来达到控制化学反应过程以及其反应生成物的凝态结构和反应制品的物理化学性能的目的。该技术首先在理论上使聚合物单体或预聚物混合混炼过程及时间停留分布的控制变为了可能，平衡了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量和动量及能量并解决了三个量之间的传递问题，同时在也解决了技术方面的设备结构集成化问题。新设备具有传统技术与设备无法比拟或根本没有的低噪音、低能耗、轻重量以及高性能等优点。，这项新技术的诞生也使我国的聚合物反应加工技术走在了世界的前列，并一直担任着该领域的领军之位。

　　2、新材料和新技术

　　1)热塑性弹性体动态全硫化制备技术

　　这项技术以振动立场引入混炼挤出全过程来控制硫化反应的进程，以此实现橡胶在混炼过程中的动态全硫化，它解决了共混物在共混加工过程中的反转问题。要提高我国的热塑性动态硫化橡胶技术水平，就要积极研究并开发出属于我国自己的热塑性弹性体动态硫化技术和设备。

　　2)信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术

　　该技术对耗能大和储运过程易受污染以及成型前处理复杂等传统方式中出现的问题进行了克服，整合了光盘级PC树脂生产和中间储运以及光盘盘基成型三个过程，并结合已经成型的动态连续反应技术来研究酯交换连续化生产技术，研究开发出精密的光盘注射成型设备来达到节能降耗和控制产品质量的目的。

　　3)无机物复合材料物理场强化制备新技术

　　此技术对无机粒子的表面特性以及功能在强振动剪切力场的作用下进行设计，并利用聚合物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进行原位表面改性和原位包覆以及强制分散来实现连续化制备无机物复合材料。

　　三、高分子材料成型加工技术的发展走向

　　近几年来，各个国家新型成型装备工程研究中心对科技成果转化和产业化的重视程度非常高，在成功完成国家“八五”重点科技攻关等项目和国家级火炬计划预备项目的同时还完成了二十多项产业化工程配套项目，创办的北京华新科塑料机械有限公司和华新科机械有限公司在国内外推广了其拥有着自主知识产权的新技术和装备。近几年来，塑料电磁动态塑化基础设备形成了七个规格系列并在国内的三十多个省市及自治区推广应用超过了一千台，其销售额已达数亿，部分的新设备更是销往泰国和荷兰等国家并产生了良好的经济与社会效益。例如广东在2000年及其后一年的两年时间里仅靠PE电磁动态发泡片材这种制品就为国家节省下约一千六百万美元的外汇，其制品厂的每条生产线一年都可以省下电费近21万k。塑料电磁动态注塑机已将开发完善的五个规格系列投入了批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机已经完成了中间阶段的试验及产业化的工作并正在生产和试用其开发完善的四个规格。聚合物新型成型装备国家工程研究中心将技术和资本相结合并引入了新的管理模式和市场机制，以此来进行了广州华新科机械有限公司的重组，在近几年的销售额意图突破亿元销售额大关。

《高分子材料成型加工技术的发展》

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