對(duì)高分子材料成型技術(shù)的思考

肖湛

摘 要：

在科學(xué)技術(shù)日新月異的現(xiàn)代社會(huì)，新型材料領(lǐng)域的進(jìn)步也可謂大放異彩。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷突破與創(chuàng)新，新型材料特別是高分子材料，終于從實(shí)驗(yàn)室走向了社會(huì)，成功地將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為了生產(chǎn)力。本文將從高分子材料成型技術(shù)的基本原理入手，從現(xiàn)在工業(yè)上常用的幾種高分子材料成型的主要技術(shù)手段以及高分子材料領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及展望方面做出分析論述，以期對(duì)該行業(yè)的發(fā)展有所助力。

關(guān)鍵詞：高分子材料；成型技術(shù)；未來(lái)發(fā)展展望

改革開(kāi)放以來(lái)，在科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的政策方針指引下，我國(guó)的科技實(shí)力獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展。尤其是近幾年以來(lái)，我國(guó)國(guó)防與航空航天技術(shù)飛速發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。這一領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)高分子復(fù)合材料提出了更多更高的要求，這一發(fā)展極大地帶動(dòng)了我國(guó)高分子材料技術(shù)的發(fā)展，使得我國(guó)的高分子材料成型加工技術(shù)取得了非凡成就。下面文章將從高分子材料的成型原理、目前常用的幾種高分子材料成型技術(shù)以及未來(lái)展望三個(gè)方面展開(kāi)論述。希望能對(duì)該行業(yè)的發(fā)展有所幫助。

一、高分子材料成型原理及發(fā)展歷程

所謂高分子材料，指的是由相對(duì)而言分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的一種復(fù)合材料，主要是由樹(shù)脂或橡膠及其次要成分添加劑組合而成的一種新型材料，可塑性較強(qiáng)，耐擠壓，并具有一定的可紡性與延展性，集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身使得高分子材料在在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用蔚為可觀，替代了許多稀缺型、高成本型材料。在日常生活中，我們見(jiàn)到的很多天然材料通常是由高分子材料組合而成的，如天然橡膠、棉花等等。高分子材料的最終使用形式是高分子材料制品，在一定的溫度和壓力作用下，將其熔融塑化，然后通過(guò)模塑或其他技術(shù)手段制作成一定的我們所需要的形狀與內(nèi)容，待其冷卻后定型為工業(yè)所需原材料制品。

就高分子材料而言，分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和形態(tài)決定了該種材料的性能。一般的，高分子材料的加工過(guò)程和制備過(guò)程是分離開(kāi)來(lái)的，其制備過(guò)程主要是聚合物的形成過(guò)程，而高分子材料的成型過(guò)程則是采用注射、吹塑或者擠壓等工藝手段將聚合物打造成型。在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)工具往往時(shí)間久且耗能高，如今普遍采用的是高分子材料反應(yīng)加工工藝。這種工藝是將高分子材料聚合物的合成與加工成型合二為一，采用具有高分子合成及成型雙向功能的設(shè)備，大大縮短了生產(chǎn)周期，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，節(jié)約了能源，因此得到廣泛的應(yīng)用與推廣。

二、高分子成型的主要技術(shù)應(yīng)用手段

高分子材料的成型加工技術(shù)原理是通過(guò)外部溫度控制使高分子材料整體受熱熔化，然后再通過(guò)成型設(shè)備加工成我們所需要的各種模型的一種技術(shù)手段。

常用的技術(shù)手段有注、擠、吹、吸、拉等。就加工形式而言，有低分子聚合物或預(yù)聚物的加工、高分子熔體的加工、類(lèi)橡膠狀聚合物的加工等幾種形式。從加工方法的特點(diǎn)或高分子在加工過(guò)程中變化方面來(lái)看，可分為物理變化類(lèi)、化學(xué)變化類(lèi)、兼有物理變化與化學(xué)變化類(lèi)三種情況。下面就結(jié)合具體工作對(duì)這幾種技術(shù)手段做簡(jiǎn)單論述，以供參考。

1. 吹塑成型技術(shù)及應(yīng)用方法

這是技術(shù)是通過(guò)氣體壓力，使閉合在模具中的熱容型坯吹脹，形成中空制品。這種方法的特點(diǎn)是造價(jià)低、設(shè)備要求簡(jiǎn)單、適應(yīng)性廣泛，因此受到廣泛使用。應(yīng)用上主要有以下幾種技術(shù)：

（1）中空制品吹塑技術(shù)。主要有三種方法：擠出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑，優(yōu)點(diǎn)是成本低，且改進(jìn)制品性能。

（2）高溫吹塑成型技術(shù)。突破了傳統(tǒng)的吹塑成型需在低溫?cái)D出的技術(shù)禁錮，適用于高耐熱的熱塑性材料，但該技術(shù)對(duì)吹塑成型機(jī)和模具的冷卻裝置的要求較高，要求材料高溫和低溫冷卻的頻繁交替。

（3）多層吹塑成型技術(shù)?？梢越惶嫔a(chǎn)軟硬兩種材質(zhì)的材料，廣泛應(yīng)用于加工防滲性容器方面。

（4）吹塑發(fā)泡技術(shù)。類(lèi)似于中空吹塑相似技術(shù)，首先將坯件放入中空成型模具，然后進(jìn)一步加熱使坯件變軟并完成發(fā)泡，再通過(guò)壓縮空氣吹脹成型，經(jīng)冷卻定型后，開(kāi)模取出制件。

2. 擠出成型技術(shù)

該技術(shù)原理是利用螺旋桿加壓，將塑化好的聚合物連續(xù)的從擠出機(jī)的機(jī)筒擠入機(jī)頭，融化的聚合物通過(guò)機(jī)頭口模成型，牽引拉出后進(jìn)行冷卻劑定型，最終形成制品。具體技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾種：

（1） 共擠出技術(shù)。即兩臺(tái)及以上擠出機(jī)分別寄出一種聚合物并在一個(gè)機(jī)頭中進(jìn)行成型的技術(shù)。

（2） 擠出注射組合技術(shù)。把擠出的聚合物與其他注射進(jìn)的非熔融狀成分混合后成型的一種技術(shù)，便于調(diào)整聚合物的配方及比例。

（3） 擠脹成型技術(shù)。采用旋轉(zhuǎn)模塑、注塑或吹塑方法成型，適用于精細(xì)或中空制品。

（4） 反應(yīng)擠出工藝。連續(xù)地將單體聚合并對(duì)現(xiàn)有聚合物進(jìn)行改性，這種工藝操作簡(jiǎn)單、成本低廉且能保證聚合物多樣化、功能化，能保證生產(chǎn)上的連續(xù)性，應(yīng)用較為廣泛。

（5） 固態(tài)擠出工藝。將聚合物在固態(tài)狀態(tài)下被擠出口模的一種工藝。

3.注射成型技術(shù)

這是被廣泛應(yīng)用、在行業(yè)中擁有較高地位的一種工藝，首先把聚合物通過(guò)特定方式變成熔融狀態(tài)，然后以注射的方式放入固定形狀的模具中，冷卻成型后即可。這種工藝操作簡(jiǎn)單、省時(shí)省力，適用范圍廣，因此受到廣泛贊譽(yù)。主要技術(shù)有以下幾種：

（1）電磁式聚合物動(dòng)態(tài)塑化注射成型。通過(guò)在注射裝置中布置電磁式直線脈沖，利用電磁產(chǎn)生的震動(dòng)，完成聚合物的塑化、初涉與成型的全過(guò)程。

（2）注射結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型技術(shù)。適合于生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)度要求不高的產(chǎn)品，其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品重量差異小，工藝精細(xì)。

（3）復(fù)合熔芯注射成型技術(shù)。首先將模具型芯金屬放入預(yù)制的鑄造母槽中進(jìn)行定位，待熔點(diǎn)降低合金成型后進(jìn)行外形修整。然后將已經(jīng)制備好的復(fù)合熔心再次放入模具，注射成型。最后，將低熔點(diǎn)合金、嵌件及塑件加熱后分離。

4.雙向拉伸薄膜技術(shù)。將狹縫機(jī)頭平擠出來(lái)的厚片經(jīng)縱橫兩方向同時(shí)拉伸，在拉伸的狀態(tài)下進(jìn)行熱定型處理。

5.壓延成型技術(shù)。通過(guò)一系列相向旋轉(zhuǎn)著的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，成為具有一定厚度，寬度與表面光潔的薄片狀制品。這種方法對(duì)制品厚度有較高要求，因此應(yīng)用范圍較窄。

三、高分子材料成型加工技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)展望

在“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的政策指引下，在高分子材料在高科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用的實(shí)力帶動(dòng)下，我國(guó)的高分子材料合成技術(shù)日新月異，在技術(shù)應(yīng)用及生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，取得了不容小覷的經(jīng)濟(jì)效益，大量工業(yè)制成品在滿足國(guó)內(nèi)需要的同時(shí)，更是出口到了亞洲其他國(guó)家甚至歐洲國(guó)家和地區(qū)，在國(guó)際貿(mào)易中日益發(fā)揮重要作用，在增加出口產(chǎn)品多樣性方面和拉動(dòng)國(guó)際貿(mào)易發(fā)展、實(shí)現(xiàn)貿(mào)易順差方面發(fā)揮著不可替代的作用。對(duì)于國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)而言，高分子材料技術(shù)的廣泛應(yīng)用與革新，對(duì)于我國(guó)走低能耗、高收益的綠色發(fā)展道路也大有裨益。是減少能源消耗、降低環(huán)境污染的有效方法。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，不能簡(jiǎn)單粗暴地將粗放型、污染型企業(yè)一刀切地消除，而應(yīng)該通過(guò)科技的力量，以環(huán)境友好型、集約型的生產(chǎn)方式取而代之。因此，大力發(fā)展高分子聚合材料的技術(shù)革新與應(yīng)用，將技術(shù)發(fā)展不斷轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，是我國(guó)中國(guó)特色社會(huì)主義發(fā)展路線的重中之重

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高分子材料成型技術(shù)的探索、革新與應(yīng)用，是中國(guó)特色社會(huì)主義路線指引下的新成果。我們不能滿足于當(dāng)下取得的成就，而應(yīng)該在探索與革新的道路上奮力前進(jìn)，掌握尖端技術(shù)，使這一技術(shù)的應(yīng)用范圍更廣、適用性更強(qiáng)，同時(shí)要注意培育自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，趕超世界先進(jìn)水平，擺脫發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)技術(shù)的控制，走出一條自主、自立、求實(shí)創(chuàng)新的路子。

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（作者單位：湘陰縣第一中學(xué)，湖南 岳陽(yáng) 414600）endprint