试析高分子材料成型加工技术
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试析高分子材料成型加工技术

2021-10-25 08:14:42 投稿作者: 点击:

摘 要:随着现代科技的快速发展,我国工业生产领域中高分子材料的应用范围越来越广,对于高分子材料成型加工的技术要求也越来越高。高分子材料主要指以高分子化合物为基体组分的材料,例如橡胶、塑料和纤维等。高分子材料具有原料丰富、制造简单、加工方便、品种齐全、性能优异等诸多优点,因此在科学技术、国防建设和国民经济等诸多领域均有广泛应用,并在社会生产生活中发挥着重要的作用。本文试从高分子材料成型加工技术的基本原理、主要方法、创新应用和发展趋势等方面进行探讨分析,以供交流参考之用。

关键词:高分子材料;成型加工技术;基本原理;技术方法;创新应用

高分子材料主要指以高分子化合物为基体组分的材料,例如橡胶、塑料和纤维等。高分子材料具有原料丰富、制造简单、加工方便、品种齐全、性能优异等诸多优点,因此在科学技术、国防建设和国民经济等诸多领域均有广泛应用,并在社会生产生活中发挥着重要的作用。针对高分子工业生产来说,其由高分子材料制备和成型加工两个主要过程。高分子材料成型加工技术主要指通过具体的加工方法赋予高分子材料形状,从而制成相应的制品,从而让其具备使用价值。如今的高分子材料加工正以高性能、高效率、低成本、低污染为原则快速发展。而判断高分子材料成型加工技术的质量标准也通常以加工制品的外观性、尺寸精度、耐化学性和耐热性等为基础依据。随着科技的迅猛发展,我国高分子材料成型加工技术已取得了显著成果。

1 高分子材料成型加工技术的基本原理

高分子材料的材料成型加工通常由若干化工单元操作而成,通过高分子反应加工实现若干单元的操作熔合,其中能量的传递平衡,物料的输运平衡等问题相对繁杂,并不同于单个化工单元操作。传统聚合过程解决传热和传质问题时,主要是通过溶剂和缓慢反应加以实现,而现代聚合反应加工时的物料温度会在极短时间内达到400℃-800℃的高温,因此必须通过设备快速消除聚合生成的热量。因此,针对高分子材料成型加工技术的研究必须从化学、热物理两方面进行。其中,高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等主要取决于其化学结构、分子结构、凝聚态的形态结构,而高分子材料的形态结构与加工工艺密切相关。此外,由于高分子材料成型加工的理论基础是高分子材料流变学,高分子材料的自身规律和特点是伴随化学反应的高分子材料的流变性质而产生的,因此必须研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动规律等。

2 高分子材料成型加工技术的主要方法

1、挤出成型技术。挤出成型技术是指物料在通过挤出机料筒和螺杆间的作用,在受热塑化的同时被螺杆向前推送,连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的加工方法。其具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒,通过螺杆旋转的作用,料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段,在此松散固体向前输送同时被压实;在压缩段,螺槽深度变浅,进一步压实,同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用,料温升高开始熔融,压缩段结束;均化段使物料均匀,定温、定量、定压挤出熔体,到机头后成型,经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。

2、注塑成型技术。注塑成型技术是目前塑料加工中应用最为普遍技术方法,能够生产空间几何形状十分复杂的塑料制件。根据组合材料特点,其又可分为组合惰性气体的气体辅助注射成型、组合化学反应过程的反应注射成型、组合混合混配的直接注射成型、组合不同材料的夹心成型等诸多技术方法。

3、吹塑成型技术。吹塑成型技术是发展较为迅速的一种塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯,趁热或加热到软化状态,置于对开模中,闭模后立即在型坯内通入压缩空气,使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上,经冷却脱模,即得到各种中空制品。根据型坯制作方法,吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑,新近发展起来的包括拉伸吹塑和多层吹塑等。

4、塑料激光成型技术。塑料激光成型技术是新近兴起的一种加工技术,其主要通过高度聚焦的激光垂直照射在需要塑型的模板之上,然而塑料能够直接进行吸收激光的能力较低,因此必须在塑型的部位涂上一些能够吸收热量的涂料,从而使塑料受到温度影响而发生变形。

5、半结晶塑料激光成型技术。半结晶塑料激光成型技术是吸收激光能量促使塑料的一个面进行变形。塑料表面的温度必须低于材料结晶溶解的温度,从而确保塑料的性能指标。塑料的拉伸应力与弯曲强度要求温度高于60摄氏度,从而确保完整变形。

6、激光烧结成型技术。激光烧结成型技术需要使用CAD辅助技术对塑料进行加工处理。其能够有效的节约生产模具方面的成本结算,是一种非常具有发展潜力的技术。其能够有效的节约生产成本,相比注塑技术更为环保节能,对于零部件的生产方面表现更加出色。

3 高分子材料成型加工技术的创新应用

1、聚合物动态反应加工技术。目前,我国每年有数以万吨计的聚合物与相关材料需要加工生产,国内使用的反应加工设备都使用传统型器械进行混合冶炼加工制品,热感传播过程不同程度地存在一定问题,化学反应程度的控制较难,无法准确掌握反应产物中的分子分布情况。且相关设备的资金投入大,能源消耗高,噪音污染和光污染较为严重。传统加工方法无论是原理还是技术上均存在较大的局限性。而聚合物动态反应加工技术对设备和技术要求非常严格,要求工作人员必须将电磁场中的磁波引入聚合反应物质当中,达到有效地控制作用,使生成物与反应制品都能够具有物理和化学性质。聚合物动态反应加工技术在理论上、技术上都突破了传统塑造方法的不足,使得震动力作用下聚合物反应质量和动能平衡等问题得到了有效解决,并且在技术上解决了设备结构上的缺陷问题。新设备具有能耗低、噪音污染小、体积和重量优势等诸多优点,促使我国在相关领域层面的加工技术达到了世界领先水平。

2、信息存储光盘盘基成型技术。该技术的应用有效解决了传统技术工艺中的弊端问题。传统的信息存储形式能量消耗大、周期性较长,并且在存储过程中极易受到污染。而如今应用PC树脂进行生产、贮存和光盘成型技艺,能够有效地达到环境保护和节能的目的,确保产品的质量达到标准要求。

4 结语

总之,现阶段,我国应专注于高分子材料成型加工技术的研究,努力掌握尖端科技,注重培育自主知识产权,打破国外技术垄断,实现科研与产业实践的有机结合,把科技转化为实际生产力,推动我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速可持续发展。

参考文献

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