高分子材料加工成型技术创新与发展

1.王小丹 2.宫发江 3.王 娇 4.张翠敏

1,3,4.辽宁省轻工科学研究院 2.辽宁环宇矿业咨询有限公司

高分子材料加工成型技术创新与发展

1.王小丹 2.宫发江 3.王 娇 4.张翠敏

1,3,4.辽宁省轻工科学研究院 2.辽宁环宇矿业咨询有限公司

随着现代高分子材料应用范围的拓展，高分子材料成型与加工控制技术得到了不断的提高，在现代工业建设过程中发挥着越来越重要的作用。因此，探讨高分子材料成型的基本原理、高分子材料的主要成型方法、分析成型控制技术，对提高高分子材料成型技术的推广应用具有积极作用。在对高分子材料成型的基本原理进行论述的基础上，论述了当前高分子材料的主要成型方法。以提高高分子材料成型控制的整体水平为目的，分析了当前主要应用的高分子材料成型技术，并探讨了当前高分子材料成型控制技术。

高分子；材料加工；成型技术

随着工业化技术的发展和人民生活水平的提高，人们对塑料产品种类和质量的需求也越来越高。高分子材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，因此从应用角度来讲，以对高分子材料赋予形状为主要目的成型加工技术有着重要的意义。

1　高分子材料成型的原理

与普通的材料不同，高分子材料的物料运输与平衡、能量的传递与平衡都有其自身的特点。高分子材料的合成和制备，并非通过单个化工单元来实现，而是由几个单元操作组成，在这些单元的共同作用下完成合成和制备的过程。在材料的聚合过程中，会面临两大问题，即传热和传质。对于传统的聚合过程来说，通常利用溶剂以及缓慢反应得以实现。而聚合反应则与之有着很大的不同，反应较为迅速和激烈，物料温度升高的速度非常快，在短短的几分钟内就可以达到400～800℃，因此在反应中将产生较大的热量，必须对其进行及时的脱除，从而避免在物料中发生降解和碳化现象。由此可见，传统的加工过程和聚合反应的加工过程存在着本质的不同，聚合反应需要利用设备将生成的热量移去，而传统的加工过程则需要利用设备对聚合物加热。

2　高分子材料成型加工技术分类

该项技术主要涵盖的种类繁多，诸如吹塑、注塑、挤压、激光以及吸塑和拉伸等，因此笔者选取三种最常见类型对该项技术进行阐述。

2.1挤压式成型技术

该技术的成型过程是受热与塑化同时进行，材料在通过挤出机的料筒的时候，由于螺旋杆和料筒的摩擦挤压产生热量将材料融化，再由螺旋杆向前推送至压缩段并且压实，直到经过设备头面后冷却成型，这种技术通常用于处理热固性塑料。

2.2注塑式成型技术

此技术的成型原理则是通过对材料有针对性进行配比混合，利用材料间发生的化学反应，同时借助惰性气体的辅助作用，将材料直接注射成需要的形状。该项技术广泛应用于塑料制品的加工，不仅可以生产出常规形状的塑料制品，亦可根据实际需求生产出符合要求的复杂形状制品。

2.3吹塑式成型技术

这项技术主要是将热塑性的树脂以挤出或注射的方式，形成管状，再经加热软化处理后的管状材料放置在对开模具中，然后将模具关闭并注入压缩空气使其紧贴于模具壁，冷却脱离后，即制成管状制品。该技术又可细分为挤出与注射两种方式的吹塑，主要用于树脂质管状制品的加工。

3　高分子材料加工成型工艺

3.1挤出成型

挤出成型主要是利用螺杆旋转加压方式，连续地将塑化好的成型物料从挤出机的机筒中挤入机头，熔融物料通过机头口模成型为与口模形状相仿的型坯，用牵引装置将成型制品连续地从模具中拉出，同时进行冷却定型，制得所需形状的制品。挤出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等过程。

3.2注射成型

注射成型技术是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件。由于它具有应用面广、成型周期短、花色品种多、制件尺寸稳定、产品效率高、模具成型条件好、塑料尺寸精密度高、生产操作容易、实现机械化和自动化等诸方面的优点。因此，在整个塑料制件生产行业中，注射成型占有非常重要的地位。目前，除了少数几种塑料品种外，几乎所有的塑料(即全部热塑性塑料和部分热固性塑料)都可以采用注塑成型。

4　高分子材料的发展趋势

4.1高分子材料的高性能化

目前，高分子材料的各项性能良好，以其强度和韧性为例，某些品种的强度和韧性甚至比钢铁还要好。即便如此，高分子材料所具有的潜力还远远没有发掘出来，理论上还具有广阔的发展空间。

4.2高分子材料的功能化

高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。这种特定作用能力，即“特定功能”是由于高分子上的基团或分子结构或两者共同作用的结果。

4.3高分子材科的生物化

生物化是高分子材料发展最快的一个方向。各种医用高分子就属于这一范畴。有人认为，人脑除仅1.5kg重的大脑外，其他一切器官均可用高分子材料代替。目前，生物化学已成为高分子科学的一个最主要发展方向。

4.4具体应用

第一，在航空、机械制造、电气信息、军事工业等方面，高分子材料抗腐蚀能力强，高温耐受性好，抗老化能力强，因此在对材料进行加工成型这个程序上要求的技术标准也是非常高的。第二，在医疗领域，高分子材料被应用于各种人造器官的制造上，因此对材料的吸水性，抗催化分解，抗腐蚀功能要求都比较高，因此在对材料进行成型时，对成型的延展性和拉伸性的要求会高于其他成型技术。第三，复合型材料在很多领域都应用非常广泛，尤其是造船和海洋工程方面，这方面的复合型材料主要要求粘连性强，耐热耐腐蚀。

综上所述，本文对高分子材料的概念，对高分子材料的成型加工中的常见技术进行了介绍，并对该技术未来的发展趋势以及延伸到相对应的高精尖领域需求特点进行了总结。该项技术是一项具有潜力并且前景广泛的朝阳技术，该技术的进步和发展将带动整个高分子材料领域的进步。因此我们应当将理论与实践更好地结合起来，将科研成果不断用于实践，从而使整个领域都能有所发展。

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[2] 张敏，巩建敏. 浅析高分子材料成型加工技术及其发展[J]. 科技资讯，2014，24：74.

[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.