浅析高分子合成技术与趋势展望

2018-05-03潘跃武

价值工程 2018年14期

关键词：创新

潘跃武

摘要：高分子合成材料具有很多优点，比如质量小、绝缘性能好、耐腐蚀性好、价格便宜等诸多优点，在工业生产及日常生活中得多了广泛应用。新世纪以来，高分子合成工业取得了举世瞩目的发展成就，其中又以塑料、合成橡胶和合成纤维为主的高分子合成工业基础材料的发展速度远远大于传统工业三大基本原料中的钢铁、水泥、木材的生产速度。虽然这些高分子合成工业的基础材料也存在着各种先天不足，比如：对氧气、温度、酸碱、光敏感等各种环境，然而随着科技的进步，高新技术的快速发展，高分子合成材料必然会迎来大发展，会日趋完善，高分子材料的加工成型技术也将由于高分子材料的发展迎来更大的进步。因此本文重点介绍了高分子材料基础概念及加工成型技术，并分析了高分子合成产品在生活中的应用，最后展望了高分子合成技术的发展前景及创新趋势。

Abstract： Macromolecular synthesis materials have many advantages， such as small quality， good insulation， good corrosion resistance and low price. They are widely used in industrial production and daily life. Since the new century， macromolecular synthesis industry has made remarkable achievements in development， the development speed of macromolecular synthetic industrial basic materials based on plastics， synthetic rubber and synthetic fibers is far greater than that of steel， cement， and wood in the three major basic raw materials of traditional industries. Although these materials based macromolecular synthesis industry also has a congenitally deficient， for example： the oxygen， temperature， pH， light sensitive， various environment， however， with the progress of science and technology， the rapid development of high technology， macromolecular synthesis materials will usher in the great development， will become more and more perfect， molding technology of polymer materials will also be due to the development of macromolecular synthesis materials usher in greater progress. Therefore， this paper focuses on the basic concept and processing technology of macromolecular synthesis materials， and analyzes the applications ofmacromolecular synthesis products in life. Finally， it looks forward to the future and trend of macromolecular synthesis technology.

關键词：高分子合成；成型加工；创新；发展走向

Key words： macromolecular synthesis；molding processing；innovation；development trend

中图分类号：TB324 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0226-02

0 引言

近年来随着我国科技经济的持续健康发展，大量高新技术及产品被设计制造出来，其中高分子合成材料的生产取得了跨越式的飞速发展。以工程塑料、合成橡胶、合成纤维这三大高分子化工基础材料为主的高分子合成工业得到充分发展，为我国工业生产尤其是以航空、航天、军事等尖端工业领域以及改善人民生活水平做出了突出贡献。然而随着科技的进步，国家及人民对高分子合成工业产品提出了更高的要求，如在产品强度、质量、耐酸碱、耐疲劳等方面提出更高的标准，这就使得高分子合成工业必须优化产业结构，促进高分子产业升级，向高性能、高质量、精细加工等方面进步。以提升我国高分子加工企业的国际竞争力，为提升人民生活质量多做贡献。

1 高分子材料基本概念及合成加工技术概述

高分子材料（macromolecular material）主要是指以高分子化合物为基础的一种合成材料。高分子材料的基本成分主要以聚合物为主，或者是以高分子材料中含有的聚合物的性质为高分子材料主要性能指标的一类材料的总称。高分子材料的名称由来主要是由于其材料构成结构中相对分子质量非常大的化合物构成的一类材料，一般来说这类超大分子的分子量通常会大于10000。高分子材料主要包括像合成橡胶、合成塑料、合成纤维、合成涂料、合成胶粘剂以及高分子基的复合材料等，其中生命的存在形式就是高分子，所以任何生命体都可以看作为是一个高分子的高等级的集合体。

最近50年来，高分子聚合物合成工业取得了很大进展。例如，利用挤出机的结构改进造粒机，大大提高了产量。合成橡胶的广泛应用，使橡胶工业用品、雨衣、胶鞋等生活用品得到了广泛的应用。特种合成橡胶在航空、航天、军事等特殊环境和高新技术领域有着巨大的应用潜力。就汽车工业而言，现代工业化社会对汽车节能、高速、美观、环保、乘坐舒适性和安全可靠性的重要性越来越重要。目前，高分子聚合物加工主要集中在高生产率、高性能、低成本、快速交货等方面。成型工艺主要是短周期、多品种、精深加工。

2 高分子材料合成加工技术

2.1 挤出成型技术

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简中挤入机头，在形状相同的型坯之中把熔融物料，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，制得各种不同的成品。挤出工艺条件又随挤出机的结构、塑料品种、制品类型、产品的质量要求等的不同而改变。挤出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等过程。

2.2 注射成型技术

在塑料制件生产行业当中，注射成型占有非常重要的地位。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，可以用注射模型制造出形状非常复杂的塑料制件。注射成型技术它具有成型周期短、制件尺寸稳定、花色品种多、应用面广、产品效率高、模具服役条件好、塑料尺寸精密度好、高自动化等许多方面的优点。

2.3 压制成型技术

压制成型技术是塑料加工成型技术中历史最悠久的，它主要依靠外部压力实现物料造型的加工技术。这种技术的特点是在压制成型过程中需要很大的压力，防止成品出现气泡。

2.4 压延成型技术

压延成型技术是将熔融塑化的热塑性塑料，通过两个以上的平行异向德棍隙，经过棍筒挤压和剪切、拉伸使塑料成为一定尺寸，符合要求的成品的高分子材料合成加工技术。这种方式能够实现连续化和自动化，但是设备庞大，投资较高，维护复杂，因此这种方式受到一定局限。

3 高分子材料在工业生产中的应用

3.1 高分子材料在机械工业中的应用

在机械工业中传统的钢铁等材料得到了非常好的“替代”，高分子材料能够实现传统材料的性能却有传统材料不能比拟的优势，例如，在建筑物建造之前，经常用大口径的重型钢管来制造下水道。现在，这些大口径重型钢管已经被高分子聚合物材料所代替，这就是我们所说的“塑料代替钢”和“塑料代替铁”。高分子聚合物材料彻底改变了以往机械产品的笨重、高消耗等模式，然而安全性、经济性却更容易实现。如聚氨酯弹性体。在工业上，聚氨酯弹性体的使用有助于提高产品的耐磨性，加入后其磨耗远低于其他材料，主要应用于磨粒磨损的机械。聚甲醛是一种高分子材料。常用于制造各种齿轮、轴承、螺母等，可替代昂贵的有色金属如锌、铜、铝，降低投资成本。

3.2 高分子材料在现代农业中的应用

在我国，大部分地区的农业生产中最常用的地膜就是采用高分子聚合物材料制作的聚合物塑料。在我国广大的农村地区地膜和温室的使用已经相当普遍，早已成为提高农村经济发展的一个重要方面，这就大幅提高了高分子材料的使用量。通过膜覆盖能够提供给植物很多有益的帮助，比如增加农业设施的保暖性能，提高保湿效果，防止病虫害，促进植物生长等多种功能，为农业增产提供优良的条件，为农民增收提供基础。同时，高分子材料还具有轻质，耐腐蚀，使用方便等特点，为农民提高生活质量创造了条件。

3.3 高分子材料在电气工业中的应用

在电气和电子行业中，高分子材料主要被应用于对绝缘性、屏蔽性、导电性、导磁性要求很高的应用领域；在信息通信行业里，随着科学技术的发展，高分子材料不仅被广泛应用于各类终端设备，而且还被应用在光纤、CD等产品中替代传统的玻璃等原材料。作为电子产品生产大国，我国对高分子材料的需求日益增长。它具有质轻、易成形、绝缘、耐腐蚀等优点，已成为生产各种家用电器的最佳材料。

3.4 高分子材料在医学中的应用

在医学领域，高分子材料因其生物活性高及其材料性能广等优点成为最早、最广的应用领域之一，而且用量还是最大的。高分子材料在目前来看，是现代医疗材料中的主要构成部分。比如在人造器官上，如心脏瓣膜、人工肾、人造皮肤等都属于高分子材料制成。再有就是在医疗器械运用上，医生为患者做手术缝合的缝线是由高分子材料制成，许多用于患者检查的器械，还有一些用于妇女妇科检查的植入器械等。另外，如药物控释载体跟靶向材料等用于药物助剂的材料也都是由高分子材料制成。

4 高分子材料成型加工技术的创新趋势

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，它可以解决其他挤出机在作为反应器出现的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段，但我国的经济发展強烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。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。该项新技术使我国聚合物反应加工技术处于领先地位，并直接作用于国内高分子化工业的发展。

4.2 以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术

动态反应加工设备为基础的新材料主要包括了信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术，聚合物、无机物复合材料物理场强化制备新技术，热塑性弹性体动态全硫化制备技术。

新技术的创新不仅节能降耗，前景广阔，更使得工业发展不断向前。

5 高分子材料成型加工技术的前景展望

现代社会经济高速发展，各个行业都将面临严峻挑战。为了转变我国经济发展方式，促进科技发展与产业界密切结合，我国必须找准自己的特色，努力创新高分子材料成型加工装备技术。国家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，创办了高分子合成企业，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用，走向市场。将技术与资本结合，引入新的管理、市场等机制，争取在近几年大力大市场份额，实现经济收益。