浅谈高分子材料成型加工技术

王云飞，1988年8月出生，内蒙古呼和浩特市清水河县人，毕业于内蒙古科技大学。

摘要：近年来，高分子材料成型加工技术正处于快速发展阶段。本文详细阐述了高分子材料成型加工技术的发展情现状及其未来发展趋势，以期为我国高分子材料成型加工技术做出有益探索。

关键词：高分子材料；成型加工；发展现状；发展趋势

Abstract: in recent years, high polymer material molding processing technology is in rapid development stage. This paper expounds the polymer material molding processing technology development present situation and future development trend of love, to China high polymer materials forming technology to make a useful exploration.

Keywords: high polymer materials; Forming processing; Development present situation; Development trend

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

最近几年，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能（如轻质、高模量和高强度等）的聚合物材料，开发研制满足特定要求的高强度聚合物迫在眉睫。本文即在此背景下，结合笔者多年实践工作经验，就分子材料成型加工技术做了深入浅出的探讨。

一、高分子材料成型加工技术的发展现状

最近几年，世界高分子合成工业取得飞速进展。以造粒用挤出机为例，其结构有了较大改进，极大的提高了产量。其发展历程如下表1所示[1]。

表1 造粒用挤出机发展历程一览表

时期 名称 产量（t/h）

上世纪60年代 单螺杆挤出机造粒 3

70年代～80年代中期 连续混炼机+单螺杆挤出机造粒 10

80年代中期～至今 双螺杆挤出机+齿轮泵造粒 40～45

再以塑料为例，其发展历程如下[2]：①1950年全世界塑料年产量约为200万t；②上世纪90年代，塑料产量年均增长率接近5．8％；③2000年增加至1.8亿t；④至2010年，全世界塑料产量高达3亿t。伴随着世界汽车工业的飞速发展，汽车对高速、节能、环保、美观、舒适和安全可靠等方面提出了越来越高的要求，汽车性能的逐渐提高极大的促进了汽车零部件及其相关材料工业的发展速度。因此，为降低整车成本及其自身增加汽车有效载荷，提高汽车中塑料类材料的使用量便成为关键。

当前，高分子材料加工将朝着以下目标发展：高性能；高生产率；低成本；快捷交货。制品方面则朝着轻质、薄壁和小尺寸等方向发展；成型加工方面则朝着全回收、低能耗和零排放等方向发展，并从大规模向较短研发周期的多品种进行转变。

二、高分子材料成型加工创新研究技术

2.1基于动态反应加工设备基础上的新材料制备新技术

①信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术[3]。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。

②聚合物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。

③热塑性弹性体动态全硫化制备技术[4]。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。

2.2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。指交换法聚碳酸酯连续化生产和尼龙生产中的关键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。当前，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。

三、高分子材料成型加工技术的未来发展趋势

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部级火炬计划预备项目和国家“八五”和“九五”重点科技计划等项目的同时，非常注重科技成果转化与产业化，完成产业化工程配套项目20多项，创办了广州华新科机械有限公司，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列，近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台，销售额超过1．5亿元，取得了良好的经济效益和社会效益。将技术与资本结合，引入新的管理和市场机制，争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。

四、结论

综上所述，我国要想打破国外技术垄断，实现由跟踪向跨越的转变，就必须走走独具中国特色的高分子材料成型加工技技术与装备的发展道路，把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究和产业界相结合，努力将科研成果转化为实际生产力，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其相关产业的快速发展。（指导老师：孙伟）

参考文献

[1]孔明伟. 高分子材料成型加工技术的发展新探[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(14) .

[2]吴刚. 高分子材料成型加工技术的进展[J]. 广东化工, 2008,(09) .

[3]金龙浩. 高分子材料成型及其控制[J]. 科技资讯, 2007,(33) .

[4]瞿金平,冯彦洪,彭响方,何和智,晋刚,曹贤武. 高分子材料动态加工新技术[J]. 高分子通报, 2008,(10) .

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。