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　　材料學(xué)方面論文篇1

　　淺析高分子材料成型加工技術(shù)

　　摘　要：近些年來，國防尖端工業(yè)和航空工業(yè)等特殊領(lǐng)域的發(fā)展對高分子材料成型的加工技術(shù)要求更高，更精細(xì)。在此背景下，理清高分子材料加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，探討高分子材料的加工成型的方法，對促進(jìn)我國高新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

　　關(guān)鍵詞：高分子材料　加工方法　成型技術(shù)

　　一、前言

　　近些年來，國防尖端工業(yè)和航空工業(yè)等特殊領(lǐng)域的發(fā)展要求更高性能的聚合物材料，開發(fā)研制滿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術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，探討高分子材料的加工成型的方法，對促進(jìn)我國高新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

　　二、高分子材料成型成型加工技術(shù)的相關(guān)定義

　　1.高分子材料

　　高分子材料是指由相對分子質(zhì)量較高的化合物為基礎(chǔ)構(gòu)成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性質(zhì)為主要性能特征的材料;主要是橡膠、塑料、纖維、涂料、膠黏劑和高分子基復(fù)合材料。高分子材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和易改性與易加工特點(diǎn)，使它具有其他材料不可取代與不可比擬的優(yōu)異性能，從而廣泛運(yùn)用到科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域，并已成為現(xiàn)代社會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術(shù)

　　在高分子工業(yè)的生產(chǎn)中分為高分子材料的制備與加工成型兩個過程。高分子材料的成型加工技術(shù)就是運(yùn)用各種加工方法對高分子材料賦予形狀，使其成為具有使用價值的各種制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生產(chǎn)率、快捷交貨和低成本;向小尺寸、輕質(zhì)與薄壁方向發(fā)展是高分子材料成型技術(shù)制品方面的目標(biāo);成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，從大規(guī)模向較短研發(fā)周期的多品種轉(zhuǎn)變。判斷高分子材料的成型加工技術(shù)的質(zhì)量因素是加工后制品的外觀性、尺寸精度、技能性中的耐化學(xué)性、耐熱性等等。

　　三、高分子材料成型加工技術(shù)的方法

　　高分子材料的的成型方法有擠出成型、吹塑成型、注塑成型、壓延成型、激光成型等。以下介紹的是現(xiàn)今高分子材料成型加工的主要技術(shù)方法。

　　1.擠出成型技術(shù)

　　擠出成型技術(shù)是指物料通過擠出機(jī)料筒和螺桿間的作用，邊受熱塑化，邊被螺桿向前推送，連續(xù)通過機(jī)頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。它的具體原理是高分子原材料自料斗進(jìn)入料筒，在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下，通過料筒內(nèi)壁和螺桿表面摩擦剪切作用向前輸送到加料段，在此松散固體向前輸送同時被壓實(shí);在壓縮段，螺槽深度變淺，進(jìn)一步壓實(shí)，同時在料筒外加熱和螺桿與料筒內(nèi)壁摩擦剪切作用，料溫升高開始熔融，壓縮段結(jié)束;均化段使物料均勻，定溫、定量、定壓擠出熔體，到機(jī)頭后成型，經(jīng)定型得到制品。擠出成型又有共擠出技術(shù)、擠出注射組合技術(shù)、成型技術(shù)、反應(yīng)擠出工藝與固態(tài)擠出工藝等。

　　2.注塑成型技術(shù)

　　注射成型技術(shù)是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復(fù)雜的塑料制件[2]。注射成型技術(shù)根據(jù)組合材料的特征，又有以組合惰性氣體為特征的氣體輔助注射成型，以組合組成化學(xué)反應(yīng)過程為特征的反應(yīng)注射成型，以組合混合混配為特征的直接注射成型，以組合不同材料為特征的夾心成型等多種方法。

　　3.吹塑成型技術(shù)

　　吹塑技術(shù)一種發(fā)展迅速的塑料加工方法。熱塑性樹脂經(jīng)擠出或注射成型得到的管狀塑料型坯，趁熱或加熱到軟化狀態(tài)，置于對開模中，閉模后立即在型坯內(nèi)通入壓縮空氣，使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內(nèi)壁上，經(jīng)冷卻脫模，即得到各種中空制品。根據(jù)型坯制作方法，吹塑可分為擠出吹塑和注射吹塑，新發(fā)展起來的有拉伸吹塑和多層吹塑。

　　四、高分子材料成型加工技術(shù)的發(fā)展新趨勢

　　目前，高分子加工成型技術(shù)正在快速地進(jìn)步，它的發(fā)展總方向是高度集成化、高度產(chǎn)量、高度精密化，不斷實(shí)現(xiàn)對加工制品材料的聚集態(tài)、組織形態(tài)與相形態(tài)等的控制，最大程度地達(dá)到制品高性能的目的。具體的創(chuàng)新技術(shù)之處主要體現(xiàn)在以下幾項(xiàng)新技術(shù)上。

　　1.聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)

　　聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同，該技術(shù)是將電磁場引起的機(jī)械振動場引入聚合物反應(yīng)擠出全過程，達(dá)到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的[3]。這項(xiàng)技術(shù)解決振動力場下聚合反應(yīng)加工過程中質(zhì)量、動量和能量傳遞與平衡的難點(diǎn)，從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集化的問題。

　　2.熱塑性彈性體動態(tài)全硫化制備技術(shù)

　　這項(xiàng)技術(shù)引入振動立場到混煉擠出的全過程，實(shí)現(xiàn)混煉過程中橡膠相動態(tài)全硫化，控制硫化反直的進(jìn)程，防止共混加工過程共混物相態(tài)發(fā)生發(fā)轉(zhuǎn)。此技術(shù)非常有意義，研制發(fā)明出新的熱塑性彈性體動態(tài)硫化技術(shù)與設(shè)備，能有效地提高我國TPV技術(shù)的水平。

　　3.信息存儲光盤盤基直接合成反應(yīng)成型技術(shù)

　　此技術(shù)是將盤級PC樹脂生產(chǎn)、中間儲運(yùn)與光盤盤基成型三個過程融合為一體，聯(lián)系動態(tài)連續(xù)反應(yīng)成型技術(shù)，研制開發(fā)精密光盤注射成型裝備，達(dá)到有效提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源，降低消耗的目的。該技術(shù)避免了傳統(tǒng)方式中間環(huán)節(jié)多、能耗大、周期時間長、成型前處理復(fù)雜、儲運(yùn)過程易受污染等缺陷。

　　五、結(jié)語

　　綜上所述，我國在新時期要把握高分子成型加工技術(shù)的前沿，注重培育自主的知識產(chǎn)權(quán)，努力打破國外技術(shù)的壟斷，實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)界的良好結(jié)合的目的。這能有效地將科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際的生產(chǎn)力，有效地加快我國高分子材料成型加工技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 王云飛;孫偉.淺談高分子材料成型加工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究，2012,(11): 32.

　　[2] 甄延波.高分子材料成型加工技術(shù)的進(jìn)展[J].化工中間體，2012,(09): 25.

　　[3]黃貴禹.淺析高分子材料成型加工技術(shù)[J].東方企業(yè)文化，2011,(16): 97.

　　材料學(xué)方面論文篇2

　　淺析高分子材料成型

　　摘要：我國的高分子材料成型技術(shù)在工業(yè)上取得了飛速的發(fā)展，本文主要闡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術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：高分子材料;成型;技術(shù)

　　一、前言

　　高分子材料是指以高分子化合物為基體組分的材料。高分子材料按來源可分為天然高分子材料、合成高分子材料;按化學(xué)組成分類可分為有機(jī)高分子材料、無機(jī)高分子材料;按性能可分為通用高分子材料、新型高分子材料。高分子材料比傳統(tǒng)材料發(fā)展迅速的主要原因是原料豐富、制造方便、加工容易、品種繁多、形態(tài)多樣、性能優(yōu)異以及在生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域中所需的投資低，經(jīng)濟(jì)效益比較顯著。高分子反應(yīng)加工分為反應(yīng)擠出和反應(yīng)注射成型兩個部分，目前我國普遍采用的設(shè)備包括螺桿擠出機(jī)和螺桿注射機(jī)。現(xiàn)階段，我國的高分子材料成型也取得了較好的成績。

　　二、高分子材料成型的原理

　　高分子材料的合成和制備一般都是由幾個化工單元操作組成的，高分子反應(yīng)加工把多個單元操作熔為一體，有關(guān)能量的傳遞和平衡，物料的輸運(yùn)和平衡問題，與一般單個化工單元操作完全不同。傳統(tǒng)聚合過程解決傳熱和傳質(zhì)問題主要是利用溶劑和緩慢反應(yīng)來進(jìn)行的，但是在聚合反應(yīng)加工過程中，物料的溫度在數(shù)分鐘內(nèi)就能達(dá)到400℃~800℃，此時對于反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱，如果不能進(jìn)行脫除的話，那么降解和炭化將會發(fā)生在物料中。傳統(tǒng)的加工過程是通過設(shè)備給聚合物加熱，而需要快速將聚合生成的熱量通過設(shè)備移去是聚合反應(yīng)加工所進(jìn)行的，由此可見，必須從化學(xué)和熱物理兩個方面開展相應(yīng)的基礎(chǔ)研究。

　　高分子材料的物理機(jī)械性能、熱性能、加工性能等均取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和凝聚態(tài)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，而加工工藝與高分子材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)關(guān)系是非常密切的。

　　流變學(xué)，指從應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和時間等方面來研究物質(zhì)變形和(或)流動的物理力學(xué)。它是力學(xué)的一個新分支，它主要研究物理材料在應(yīng)力、應(yīng)變、溫度濕度、輻射等條件下與時間因素有關(guān)的變形和流動的規(guī)律。高分子材料成型加工成制備的理論基礎(chǔ)是高分子材料流變學(xué)。高分子材料的自身的規(guī)律和特點(diǎn)是伴隨化學(xué)反應(yīng)的高分子材料的流變性質(zhì)而產(chǎn)生的。

　　三、高分子材料成型的加工技術(shù)

　　(一)聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備

　　目前國外已經(jīng)研發(fā)出可以解決其他擠出機(jī)作為反應(yīng)器所存在的問題，即連續(xù)反應(yīng)和混煉的十螺桿擠出機(jī)。在我國高分子材料成型加工工業(yè)的發(fā)展中占有極其重要的地位，但是我國的高分子材料成型的加工技術(shù)的開發(fā)目前還處于初步階段?？s聚反應(yīng)器的反應(yīng)擠出設(shè)備就是指交換法聚碳酸酯連續(xù)化生產(chǎn)和尼龍生產(chǎn)中的比較關(guān)鍵的技術(shù)，除此之外，我國每年還有數(shù)以千萬噸的改性聚合物生產(chǎn)，反應(yīng)擠出技術(shù)及設(shè)備也是其關(guān)鍵技術(shù)。

　　采用傳統(tǒng)的加工設(shè)備存在一些問題，例如傳熱、化學(xué)反應(yīng)過程難以控制等，另外投資費(fèi)用大、噪音大等問題。無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上，聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)都完全不同，將聚合物反應(yīng)擠出全過程引入到電磁場引起的機(jī)械振動場，從而達(dá)到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能以及反應(yīng)生產(chǎn)物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的目的，這就是聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備。高分子材料成型加工是高能耗過程作業(yè)，無論是擠出、注射還是中空吹塑成型塑料原理都必須經(jīng)過熔融塑化及輸送這一基本和共性的過程，目前普遍采用的設(shè)備包括螺桿擠出機(jī)和螺桿注射機(jī)等。該技術(shù)使得控制聚合物單體及停留時間分布不可控的問題得到了解決，而且也使得振動立場作用下聚合物反應(yīng)加工過程中的質(zhì)量、動量以及能量傳遞和平衡問題得到了解決，同時也使得設(shè)備結(jié)構(gòu)集成化問題得到了解決。新設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：體積重量小、適應(yīng)性好、噪音低、可靠性高等等，而這些技術(shù)是傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備是比不了的。

　　(二)以動態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備為基礎(chǔ)的新材料制備新技術(shù)

　　此技術(shù)的研究實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)了我國在該領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)言權(quán)。以動態(tài)反應(yīng)技術(shù)為基礎(chǔ)方向，進(jìn)行深入的研究，從而產(chǎn)生了新的材料制備技術(shù)。我們以存儲光盤盤基為基礎(chǔ)原型，以反應(yīng)成型技術(shù)直接作用于其上。通過對這些技術(shù)的研究改進(jìn)，改變了傳統(tǒng)技術(shù)中多環(huán)節(jié)、消耗大、復(fù)雜度高、周期長、而且環(huán)境污染比較嚴(yán)重等諸多不利因素。通過學(xué)習(xí)研究，可以把制作光盤的PC樹脂原料工業(yè)、中途存放、盤基成型工業(yè)串聯(lián)于一體，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率、減少了資源浪費(fèi)、能夠完全有效的進(jìn)行控制，而且產(chǎn)品的質(zhì)量有大幅度的提高。

　　聚合物/無機(jī)物復(fù)合材料物理場強(qiáng)化制備新技術(shù)。研究表明，對無粒子進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，可以得到一些好的效果，比如說利用聚合物進(jìn)行原位表面改性處理、原位包覆、強(qiáng)制分散等處理后，就可以使我們復(fù)合材料成型。

　　熱塑性彈性體動態(tài)全硫化制備技術(shù)。此技術(shù)將混煉引入到振動力場擠出全過程，為實(shí)現(xiàn)混煉過程中橡膠相動態(tài)全硫化，對硫化反直進(jìn)程進(jìn)行控制，從而使得共混加工過程共混物相態(tài)反轉(zhuǎn)問題得到了解決。實(shí)現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)的熱塑性彈性體動態(tài)硫化技術(shù)與設(shè)備研制開發(fā)出來，促進(jìn)我國TPV技術(shù)水平的提高。

　　四、結(jié)語

　　我國必須根據(jù)自身的實(shí)際情況來發(fā)展高分子材料成型加工技術(shù)及設(shè)備，把握技術(shù)前沿，不斷地培育自主知識產(chǎn)權(quán)，從而使得我國高分子材料成型技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷加快。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2] 黃漢雄. 高分子材料成型加工裝備及技術(shù)的進(jìn)展、趨勢與對策(上)[J]. 橡塑技術(shù)與裝備, 2006, (05) :17-27

　　[3] 王玉東, 付鵬, 李曉光, 趙清香, 劉民英. 尼龍612等溫結(jié)晶的球晶形態(tài)與生成條件[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2009, (09):76-79

　　[4] 吳剛. 高分子材料成型加工技術(shù)的進(jìn)展[J]. 廣東化工, 2008, (09) :8-12

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