試析高分子材料成型加工技術

湯博翔

摘 要：隨著現代科技的快速發展，我國工業生產領域中高分子材料的應用范圍越來越廣，對于高分子材料成型加工的技術要求也越來越高。高分子材料主要指以高分子化合物為基體組分的材料，例如橡膠、塑料和纖維等。高分子材料具有原料豐富、制造簡單、加工方便、品種齊全、性能優異等諸多優點，因此在科學技術、國防建設和國民經濟等諸多領域均有廣泛應用，并在社會生產生活中發揮著重要的作用。本文試從高分子材料成型加工技術的基本原理、主要方法、創新應用和發展趨勢等方面進行探討分析，以供交流參考之用。

關鍵詞：高分子材料；成型加工技術；基本原理；技術方法；創新應用

高分子材料主要指以高分子化合物為基體組分的材料，例如橡膠、塑料和纖維等。高分子材料具有原料豐富、制造簡單、加工方便、品種齊全、性能優異等諸多優點，因此在科學技術、國防建設和國民經濟等諸多領域均有廣泛應用，并在社會生產生活中發揮著重要的作用。針對高分子工業生產來說，其由高分子材料制備和成型加工兩個主要過程。高分子材料成型加工技術主要指通過具體的加工方法賦予高分子材料形狀，從而制成相應的制品，從而讓其具備使用價值。如今的高分子材料加工正以高性能、高效率、低成本、低污染為原則快速發展。而判斷高分子材料成型加工技術的質量標準也通常以加工制品的外觀性、尺寸精度、耐化學性和耐熱性等為基礎依據。隨著科技的迅猛發展，我國高分子材料成型加工技術已取得了顯著成果。

1 高分子材料成型加工技術的基本原理

高分子材料的材料成型加工通常由若干化工單元操作而成，通過高分子反應加工實現若干單元的操作熔合，其中能量的傳遞平衡，物料的輸運平衡等問題相對繁雜，并不同于單個化工單元操作。傳統聚合過程解決傳熱和傳質問題時，主要是通過溶劑和緩慢反應加以實現，而現代聚合反應加工時的物料溫度會在極短時間內達到400℃-800℃的高溫，因此必須通過設備快速消除聚合生成的熱量。因此，針對高分子材料成型加工技術的研究必須從化學、熱物理兩方面進行。其中，高分子材料的物理機械性能、熱性能、加工性能等主要取決于其化學結構、分子結構、凝聚態的形態結構，而高分子材料的形態結構與加工工藝密切相關。此外，由于高分子材料成型加工的理論基礎是高分子材料流變學，高分子材料的自身規律和特點是伴隨化學反應的高分子材料的流變性質而產生的，因此必須研究物理材料在應力、應變、溫度濕度、輻射等條件下與時間因素有關的變形和流動規律等。

2 高分子材料成型加工技術的主要方法

1、擠出成型技術。擠出成型技術是指物料在通過擠出機料筒和螺桿間的作用，在受熱塑化的同時被螺桿向前推送，連續通過機頭而制成各種截面制品或半制品的加工方法。其具體原理是高分子原材料自料斗進入料筒，通過螺桿旋轉的作用，料筒內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；在壓縮段，螺槽深度變淺，進一步壓實，同時在料筒外加熱和螺桿與料筒內壁摩擦剪切作用，料溫升高開始熔融，壓縮段結束；均化段使物料均勻，定溫、定量、定壓擠出熔體，到機頭后成型，經定型得到制品。擠出成型又有共擠出技術、擠出注射組合技術、成型技術、反應擠出工藝與固態擠出工藝等。

2、注塑成型技術。注塑成型技術是目前塑料加工中應用最為普遍技術方法，能夠生產空間幾何形狀十分復雜的塑料制件。根據組合材料特點，其又可分為組合惰性氣體的氣體輔助注射成型、組合化學反應過程的反應注射成型、組合混合混配的直接注射成型、組合不同材料的夾心成型等諸多技術方法。

3、吹塑成型技術。吹塑成型技術是發展較為迅速的一種塑料加工方法。熱塑性樹脂經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，置于對開模中，閉模后立即在型坯內通入壓縮空氣，使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內壁上，經冷卻脫模，即得到各種中空制品。根據型坯制作方法，吹塑可分為擠出吹塑和注射吹塑，新近發展起來的包括拉伸吹塑和多層吹塑等。

4、塑料激光成型技術。塑料激光成型技術是新近興起的一種加工技術，其主要通過高度聚焦的激光垂直照射在需要塑型的模板之上，然而塑料能夠直接進行吸收激光的能力較低，因此必須在塑型的部位涂上一些能夠吸收熱量的涂料，從而使塑料受到溫度影響而發生變形。

5、半結晶塑料激光成型技術。半結晶塑料激光成型技術是吸收激光能量促使塑料的一個面進行變形。塑料表面的溫度必須低于材料結晶溶解的溫度，從而確保塑料的性能指標。塑料的拉伸應力與彎曲強度要求溫度高于60攝氏度，從而確保完整變形。

6、激光燒結成型技術。激光燒結成型技術需要使用CAD輔助技術對塑料進行加工處理。其能夠有效的節約生產模具方面的成本結算，是一種非常具有發展潛力的技術。其能夠有效的節約生產成本，相比注塑技術更為環保節能，對于零部件的生產方面表現更加出色。

3 高分子材料成型加工技術的創新應用

1、聚合物動態反應加工技術。目前，我國每年有數以萬噸計的聚合物與相關材料需要加工生產，國內使用的反應加工設備都使用傳統型器械進行混合冶煉加工制品，熱感傳播過程不同程度地存在一定問題，化學反應程度的控制較難，無法準確掌握反應產物中的分子分布情況。且相關設備的資金投入大，能源消耗高，噪音污染和光污染較為嚴重。傳統加工方法無論是原理還是技術上均存在較大的局限性。而聚合物動態反應加工技術對設備和技術要求非常嚴格，要求工作人員必須將電磁場中的磁波引入聚合反應物質當中，達到有效地控制作用，使生成物與反應制品都能夠具有物理和化學性質。聚合物動態反應加工技術在理論上、技術上都突破了傳統塑造方法的不足，使得震動力作用下聚合物反應質量和動能平衡等問題得到了有效解決，并且在技術上解決了設備結構上的缺陷問題。新設備具有能耗低、噪音污染小、體積和重量優勢等諸多優點，促使我國在相關領域層面的加工技術達到了世界領先水平。

2、信息存儲光盤盤基成型技術。該技術的應用有效解決了傳統技術工藝中的弊端問題。傳統的信息存儲形式能量消耗大、周期性較長，并且在存儲過程中極易受到污染。而如今應用PC樹脂進行生產、貯存和光盤成型技藝，能夠有效地達到環境保護和節能的目的，確保產品的質量達到標準要求。

4 結語

總之，現階段，我國應專注于高分子材料成型加工技術的研究，努力掌握尖端科技，注重培育自主知識產權，打破國外技術壟斷，實現科研與產業實踐的有機結合，把科技轉化為實際生產力，推動我國高分子材料成型加工技術及其相關產業的快速可持續發展。

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