反應加工在高分子材料中的探討

劉 鑫

（沈陽化工大學科亞學院,沈陽 110167）

合成高分子材料的制造與加工在我國的工業產業體系中占據著重要的地位。目前高分子產業的重點使進行高分子材料制備和加工科學技術的基礎技術研究，這是我國高分子行業能夠得到獨立自主發展的重要基礎，高分子加工產業作為近年來發展較為迅速的產業，因其學科交叉的特點成為了目前產業研究發展的趨勢，做好高分子材料反應加工的研究，就必須在高分子材料、高分子物理、高分子化學以及工程熱物理等學科都取得一定的進展。

1 反應加工在高分子材料中的應用簡析

1.1 新技術和傳統技術的差異

傳統的高分子材料加工的合成與成型需要較長的工序而且工藝之間沒有什么直接的聯系，一般的聚合反應基本需要數個小時的時間，而且對于反應環境的要求也比較苛刻，在聚合反應的基本反應結束后還需要進行分離提純以及揮發等工序，從整體來看耗費時間與能源都比較多，而且不符合當前可持續發展以及環境保護的理念，同時也不利于成本的有效控制。再合成工序完成后需要加工工藝，其對成本的要求也比較高。

而高分子材料的反應加工將高分子材料的加工和制備合成為一體化的工序，把傳統的加工設備加上反應器的功能，從而實現兩種并無直接關系的工藝合二為一，在擠出機的機頭處安裝適當的口模就可以使得相應的制品直接產出，高分子材料的反應加工技術的加工周期很短，一般只有十幾分鐘，同時工序也比較簡單，資源在加工的過程中也得到了節約，對于環境的污染也比較小，是高分子材料加工制造產業日后發展的必然方向。

1.2 高分子材料反應加工的理論基礎

高分子材料的反應加工是一門跨學科的技術，舉例來說，在反應過程中的化學方面的內容屬于高分子化學領域的研究方向，在能量的傳遞以及物料輸送平衡方面屬于化學工程領域的內容，反應產物的形態結構處理以及加工工藝和性能之間的關系屬于高分子物理學方面的內容等。所以高分子材料的加工涉及到了高分子化學、化學工程、高分子物理、工程熱物理、過程控制、橡塑機械等多個學科的交叉研究。

目前的高分子材料反應和加工一般分為反應注射成形和反應擠出兩個反應類型，目前我國研究的重點是在反應擠出這方面。高分子材料反應加工的反應擠出一般也分為兩個類型，一是把一種或者是多種的聚合物引入螺桿擠出機，然后在擠出機的適當部位添加反應助劑、反應單體以及催化劑，從而在連續擠出的過程中實現聚合物共聚或者單體均聚或者聚合物見的接枝、偶聯等，從而使得新的聚合物形成。二是將催化劑、反應助劑以及反應單體直接加入螺桿擠出機，較為直接地發生反應，生成新的聚合物。

2 高分子材料反應加工遇到的問題

2.1 高分子材料反應加工的化學反應動力學

在高分子材料反應加工中的化學反應主要有自由基引發的聚合、正負離子引發的聚合、加聚和縮聚等，由于高分子材料反應加工的反應時間比較短，所以要對高分子材料反應加工的反應動力學以及反應機理有一定的了解，弄清反應的特點和規律才能保障反應加工的正常運行，對出現的各種問題才能進行及時的處理。

2.2 高分子材料加工的原料加工傳質與傳熱問題

高分子材料的加工是把傳統加工方式中的幾個操作單元合為一體，所以要注重物料的運輸和平衡，以及能量傳遞中的平衡問題，因為高分子材料的反應一般情況下為放熱反應，在傳統的反應過程中，放熱反應是通過溶劑和緩慢反應來進行反應的，但是在聚合反應的加工工序中，物料的溫度一般情況下會在極短的時間內上升到一個比較高的溫度，所以要將對于的熱量進行及時的處理，以免造成原料的碳化或者是降解，關于它的研究要從工程熱物理學和化學工程的兩個方面出發。

2.3 高分子材料反應加工的產物結構以及性能關系

高分子材料的各項性能都和它的化學結構密切相關，而化學結構又是能夠被高分子材料的加工工藝所左右的，所以反應加工中一個重要的研究方向就是研究反應加工過程中形態結構的形成以及它的演變規律，掌握這個演變規律對于高分子材料的產出質量控制有著很大的關系。

2.4 高分子材料反應加工的化學流變問題

高分子材料加工中的流變學是研究物體流動和變形的科學，也是是高分子材料工業成型加工成制備的理論基礎。當然伴隨化學反應的高分子材料的流變性質有其自身的規律以及特點。在研究反應加工過程中，化學流變學問題就會為反應加工過程的正常進行和反應產物加工成制品提供重要的理論基礎，所以也要加強在這方面的研究。

3 結語

高分子材料反應加工是新興的加工工藝，新型加工工藝雖然會有極大的優勢，但是在應用方面仍舊不可避免地會出現一些問題，工作人員和技術人員在認識到這個問題之后要針對在技術應用中出現的問題對癥下藥進行解決，高分子材料反應加工是學科交叉類型的技術，所以要注重不同學科領域之間的技術研究與合作，以實現更好的技術更新換代，使得高分子材料產業進一步增強。

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