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浅析高分子材料成型加工技术

摘要：近些年来，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展对高分子材料成型的加工技术要求更高，更精细。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的 方法 ，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。

关键词：高分子材料加工方法成型技术

一、前言

近些年来，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的聚合物材料，开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的方法，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。

二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义

1.高分子材料

高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料;主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点，使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能，从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。

2.高分子材料成型加工技术

在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状，使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本;向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标;成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。

三、高分子材料成型加工技术的方法

高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。

1.挤出成型技术

挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实;在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束;均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。

2.注塑成型技术

注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征，又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型，以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型，以组合混合混配为特征的直接注射成型，以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。

3.吹塑成型技术

吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。根据型坯制作方法，吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑，新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。

四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势

目前，高分子加工成型技术正在快速地进步，它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化，不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制，最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。

1.聚合物动态反应加工技术

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[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点，从技术上解决了设备结构集化的问题。

2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术

这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，控制硫化反直的进程，防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义，研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，能有效地提高我国TPV技术的水平。

3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术

此技术是将盘级PC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体，联系动态连续反应成型技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到有效提高产品质量、节约能源，降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。

五、结语

综上所述，我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿，注重培育自主的知识产权，努力打破国外技术的垄断，实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力，有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。

参考文献

[1] 王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究，2012,(11): 32.

[2] 甄延波.高分子材料成型加工技术的进展[J].化工中间体，2012,(09): 25.

[3]黄贵禹.浅析高分子材料成型加工技术[J].东方 企业 文化 ，2011,(16): 97.

浅析高分子材料成型

摘要：我国的高分子材料成型技术在工业上取得了飞速的发展，本文主要阐述了高分子材料成型的原理以及高分子材料成型的加工技术。

关键词：高分子材料;成型;技术

一、前言

高分子材料是指以高分子化合物为基体组分的材料。高分子材料按来源可分为天然高分子材料、合成高分子材料;按化学组成分类可分为有机高分子材料、无机高分子材料;按性能可分为通用高分子材料、新型高分子材料。高分子材料比传统材料发展迅速的主要原因是原料丰富、制造方便、加工容易、品种繁多、形态多样、性能优异以及在生产和应用领域中所需的投资低，经济效益比较显著。高分子反应加工分为反应挤出和反应注射成型两个部分，目前我国普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机。现阶段，我国的高分子材料成型也取得了较好的成绩。

二、高分子材料成型的原理

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。传统聚合过程解决传热和传质问题主要是利用溶剂和缓慢反应来进行的，但是在聚合反应加工过程中，物料的温度在数分钟内就能达到400℃~800℃，此时对于反应过程中产生的热，如果不能进行脱除的话，那么降解和炭化将会发生在物料中。传统的加工过程是通过设备给聚合物加热，而需要快速将聚合生成的热量通过设备移去是聚合反应加工所进行的，由此可见，必须从化学和热物理两个方面开展相应的基础研究。

高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等均取决于其化学结构、分子结构和凝聚态的形态结构，而加工工艺与高分子材料的形态结构关系是非常密切的。

流变学，指从应力、应变、温度和时间等方面来研究物质变形和(或)流动的物理力学。它是力学的一个新分支，它主要研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。高分子材料成型加工成制备的理论基础是高分子材料流变学。高分子材料的自身的规律和特点是伴随化学反应的高分子材料的流变性质而产生的。

三、高分子材料成型的加工技术

(一)聚合物动态反应加工技术及设备

目前国外已经研发出可以解决其他挤出机作为反应器所存在的问题，即连续反应和混炼的十螺杆挤出机。在我国高分子材料成型加工工业的发展中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。缩聚反应器的反应挤出设备就是指交换法聚碳酸酯连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术，除此之外，我国每年还有数以千万吨的改性聚合物生产，反应挤出技术及设备也是其关键技术。

采用传统的加工设备存在一些问题，例如传热、化学反应过程难以控制等，另外投资费用大、噪音大等问题。无论是在反应加工原理还是设备的结构上，聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术都完全不同，将聚合物反应挤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。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。该技术使得控制聚合物单体及停留时间分布不可控的问题得到了解决，而且也使得振动立场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量以及能量传递和平衡问题得到了解决，同时也使得设备结构集成化问题得到了解决。新设备的优点很多，例如：体积重量小、适应性好、噪音低、可靠性高等等，而这些技术是传统技术和设备是比不了的。

(二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术

此技术的研究实现，加强了我国在该领域内的发言权。以动态反应技术为基础方向，进行深入的研究，从而产生了新的材料制备技术。我们以存储光盘盘基为基础原型，以反应成型技术直接作用于其上。通过对这些技术的研究改进，改变了传统技术中多环节、消耗大、复杂度高、周期长、而且环境污染比较严重等诸多不利因素。通过学习研究，可以把制作光盘的PC树脂原料工业、中途存放、盘基成型工业串联于一体，提高了工业生产效率、减少了资源浪费、能够完全有效的进行控制，而且产品的质量有大幅度的提高。

聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。研究表明，对无粒子进行适当的处理，可以得到一些好的效果，比如说利用聚合物进行原位表面改性处理、原位包覆、强制分散等处理后，就可以使我们复合材料成型。

热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将混炼引入到振动力场挤出全过程，为实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，对硫化反直进程进行控制，从而使得共混加工过程共混物相态反转问题得到了解决。实现自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备研制开发出来，促进我国TPV技术水平的提高。

四、结语

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，不断地培育自主知识产权，从而使得我国高分子材料成型技术及其产业发展不断加快。

参考文献：

[1] 黄汉雄. 高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策(下)[J]. 橡塑技术与装备, 2006, (06) :13-18

[2] 黄汉雄. 高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策(上)[J]. 橡塑技术与装备, 2006, (05) :17-27

[3] 王玉东, 付鹏, 李晓光, 赵清香, 刘民英. 尼龙612等温结晶的球晶形态与生成条件[J]. 高分子材料科学与工程, 2009, (09):76-79

[4] 吴刚. 高分子材料成型加工技术的进展[J]. 广东化工, 2008, (09) :8-12

一、作文题目 阅读下面的文字，根据要求作文。 一位裁缝在吸烟时不小心将一条高档裙子烧了一个窟窿这，致使其成了废品。这位裁缝为了挽回损失，凭借其高超的技艺，在裙子四周剪了许多窟窿，并精心饰以金边，然后，将其取名为“金边凤尾裙”。不但卖了好价钱，还一传十，十传百，使不少女士上门求购，生意十分红火。 要求：全面理解材料，但可以从一个侧面、一个角度构思作文。自主确定立意，确定文体，确定标题；不要脱离材料内容或其含意范围作文，不要套作，不得抄袭。不少于800字。 (第一范文网 整理) 二、题意分析 这是一篇新材料作文。材料中的裁缝利用自己的智慧和技艺，使自己摆脱了失误不利的局面，变废为宝，走向成功。在理解题意的时候要抓住材料中的关键词句来准确把握立意的关键。“不小心”“废品”“为了挽回损失”等词可以帮助我们明确“金边凤尾裙”的发明并不是主观创新和时尚潮流的产物，而是一种“挽回损失”，灵活地变“废”为宝的作品。“凭借其高超的技艺”“精心”“取名为‘金边凤尾裙’”等词句告诉我们裁缝能够变废为宝的主要原因是他主观上并不放弃，甚至非常用心，加上技艺高超，创意无限。 因此，从立意上看，我们认为以下几种立意属于准确地理解材料，应判切合题意，内容项在一档打分。 (一)人要从不利走向有利，就要依靠自己永不放弃的精神。 (二)人要从失误的阴影中走出来，就需要聪明过人的智慧、灵活变通地思维、高超绝妙的技艺。 (三)成功往往有其偶然性，但更有其必然性。 其中（一）（二）两点可同时采用，也可从任意一个或几个角度立意。 以下几种立意属于较准确地理解材料，应判符合题意，内容项在二档打分。 (一)做人不能被失误打倒。 (二)要战胜困难才能成功。 (三)挫折不可怕，战胜挫折才能成功。 这几类立意只是抓住了材料的表面现象，而没有深入理解裁缝成功的根本原因，因此在内容只评为二类。 以下立意属于对材料的理解存在一点偏差，应判基本符合题意，内容项在三档打分。 (一)创新塑造成功。 (二)天生我材必有用。 其它立意则属于偏离材料，应判离题，内容项在四档打分。如“潮流往往是偶然的创作”“我们不应盲目追求潮流”等。 三、评分细则 内容等级，根据立意和有效材料的充实两个点评分。具体如下表： 一等文，切合题意；材料能有效支撑观点，并达到丰富充实的要求。 二等文，符合题意；材料能有效支撑观点，并比较充实。 三等文，基本符合题意，材料较有效地支撑观点，不够充实。 四等文，偏离题意，未使用材料或材料不能支撑观点。 表达等级，从结构、语言和书写三项评分。（为了纠正学生书写比较潦草的毛病，特别提出书写评分项，并严格扣分。） 一等文，结构完整清晰，层次分明，语言流畅，有文采，书写工整美观。 二等文，结构完整，层次较分明，语言流畅，书写工整。 三等文，结构较完整，层次不分明，语言较流畅，书写较工整。 四等文，结构不完整，层次混乱，语病多，书写杂乱。 发展等级，参照“深刻、丰富、有文采、有创意”综合评定，有一点突出即可。 扣分规则：缺题目扣2分；字数不足800字的，每少50字扣1分，400字以下按15分 处理，200字以下的按10分处理；每个错别字扣1分，重复的不计。 四、样文及评价 【样文一】 绝望之处孕育的新生 高档的裙子被一个小小的烟头烧出了一个窟窿，看着完美作品转眼成空的你如何是好呢？或许你会咒骂那承担了千古罪名的烟头毁了你艺术的高峰，或许你会终日想着如何把它复原到起初无瑕的完美而再无新作诞生……可是他却不一样，谁说这窟窿不是上帝仁慈的扶持？复制几个，饰以金边，一条“金边凤尾裙”把这裁缝推上了更高的云端。 世界很多时候就是这样，正如《无望井》一书里让我感触最深的一句话：“在最深的绝望中，你会看到最美丽的希望的星空。”绝望与希望本来就只差一线，以勇气挣开绝望的束缚，用心去拓展希望的疆域，一个人总能创造出意料之外也是情理之中的奇迹。 敌军的第五次围剿终于冲破了我军战士们死守的防线，人民的军队陷入了最大的危机中，这是令人绝望的黑暗。可是深知历史发展的我们都清楚，正是这次危机促成红军壮烈的二万五千里长征。在毛主席的领导下，人民军队在陕甘宁地区凭着地形的优势从此站稳了脚跟。更不用说，后来还在那里团结了西北人民强大的力量，成立了敌后根据地，给予了日本侵略者最沉重的打击。如此看来，这一危机不也是让党的军队真正扎根于广大农民群众的转机吗？ 绝望的危机总能激发人最深最尖锐的智慧，而往往正是逼近中压力下迸发的思考照亮了漆黑一片的夜空。 我很佩服中国人民“置诸死地而后生”的见识与睿智，正如小说中虚竹的那一步棋，失了一大片疆土的同时却换得柳暗花明的新局面。人是应该有点放手的胸襟，为什么非要保住大手大脚的占地呢？为什么非要死守原来的绝妙呢？死守的结果可能是连原有的高度也不能保证，但敢于尝试新的路向却可能给予你更意想不到的“洞天之所”啊！又想起那孔明闻名于世的“空城计”，原有的势单力薄是绝望，但这智者并没有因此放弃，带着对司马懿的了解与放手一搏的信心，他大开城门，焚香弹琴，以出人意料的计谋赢得了漂亮的胜利。 挣开绝望吧，你就能看到希望的新光！ 评分：22＋23＋7＝52 评语：本文以“绝望之处孕育的新生”为题，把握住裁缝在坏事出现后摆脱不利的局面，变废为宝这一材料重点，审题准确。文中组织多个材料，均扣住人们在绝望处如何通过主观努力，巧妙地化腐朽为神奇这一题意，论述语言自然流畅，语句使用准确到位，思路清晰，内容环环相扣。美中不足的是文章后半部分由于时间掌握不好，显得较仓促。【样文二】 柳暗花明又一村 生命是一条没有回程的单行线，我们随着时间的齿轮滚动向前，有时我们会滚进“山重水复疑无路”的境地，但我们没有退路，无法回到从前，因此，只有用智慧，用努力，用永不言弃，才能“柳暗花明又一村”。 我们要用智慧去面对残局困境。有一位粗心的裁缝在裁制高档裙子时不小心在上面烧了个窟窿，眼看就要损失惨重，他灵机一动，凭着他的智慧和高超手艺使裙子别具特色，备受追捧，生意自然也就十分红火。从这个故事里我们可以得到启发，假如在残局困难面前，不发挥智慧，那么就不是“山重水复疑无路”，而是“山重水复必无路”了。 我们要用努力去扭转残局，克服困难。不通过努力，再多的智慧也只能付诸东流，再多的智慧也无法扭转残局，走出困境。我们说霍金是一个有智慧的人，但与其说他有智慧，不如说他努力。他很小的时候已经残疾了，下半身动弹不了，即便是一个很有智慧的人面对这样的困境，抛弃努力又如何成功呢？因此，我们说努力是扭转残局，克服困难的重要因素。 我们更要用永不言弃态度去改变残局困境。试想一个人在山重水复疑无路时，高举双手向命运投降，这无异于等死！贝多芬作为一名音乐家，失聪对他来说无异于把他逼进“无路”之境，是什么令他坚持下来了？是什么让他凭着手感“摸”出音乐来？是什么令他在失陪以后还能创作出家喻户晓、广为流传的不朽作品？，正是他那永不言弃的积极态度帮他改变了残局，克服了困难，终于“柳暗花明又一村”。著名的残疾作家张海迪也是凭着她那在困难面前不低头，残局面前不气馁的积极态度，改变了一个又一个残局，克服了一个又一个困难，向世人证明了残疾人并非废人。经历风雨，又见彩虹。 生命继续进行着，时间的齿轮继续滚动着，当我们陷入“疑无路”之困境，不要只会后悔，不要只会气馁，用智慧，用努力，用永不言弃的态度，定能“柳暗花明又一村”。 评分：22＋20＋8＝50 评语：这篇文章立意准确，结构层次清晰。题目引用诗句，切合材料，并且在文章中多次扣题，灵活的运用表现了作者对材料理解得非常到位。论述过程中对三个分论点的论证有理有据，条理清晰。但美中不足的是文章语言表达还显平淡，文采不足。