浅谈高分子材料成型技术

作者：孟祥春 申爱玲

来源：《世界家苑·学术》2018年第02期

        摘 要：本文主要介绍 了高分子成型技术的基本原理、主要技术方法、及高分子材料成型行业的技术发展新动态。

        关键词：高分子材料；成型技术

        近年来，随着我国经济的快速发展，国家的科技实力有了很大的提高。随着我国国防、载人航天等高科技领域对高性能聚合物材料的需求，我國在高分子材料成型加工技术更是取得了巨大的成就。高分子材料即相对分子质量较高的化合物构成的材料，一般单元结构较复杂。它的主要作用是制成各种各样 的产品，因此能够将其制成不同形状的成型加工技术就极其重要。

        1 离分子材料成型原理

        对于高分子材料，其主要性能不仅仅取决于分子的化学结构，还取决于于材料的形态。而材料的形态主要是在其加工过程中形成的。传统的高分子材料的加工过程和高分子材料的制备过程是分开的，其制备过程主要是聚合物的形成过程，而高分子材料的成型过程是将生成的聚合物采用一定的成型工艺，如挤塑、注塑、吹塑等工艺。鉴于传统工具有高耗能、时间长等缺点，如今主要采用新的高分子材料反应加工工艺。这种工艺将高分子材料聚合物的合成和聚合物的加工成型合为一体，采用的设备具有高分子合成及成型设备的双重功能。这种工艺具有生产周期短、过程相对简单、节约能源等优点。

        2 离分子成型主要技术方法

        2.1 挤出成型技术挤出成型原理是利用螺旋杆加压，将塑化好的聚合物连续的从挤出机的机筒挤入机头，融化的聚合物通过机头 口模成型，牵引拉 出后进行冷却剂定型，最终形成制品。几乎成型真的过程主要有加料、塑化、成型、定型等，—个合格的高分子材料制品需要各个环节均运作良好方可。具体而言，挤出成型工艺，又可细分为以下几个方面：1）共挤出技术。这种技术需要两台或两台以上的挤出机共同工作，每台挤出机出一种聚合物，最终同时挤出多种聚合物并在一个机头中成型的技术。2）挤出注射组合技术。这种技术就是将挤出的聚合物与其他注射进的非熔融状成分混合后成型的过程。这种技术最大的优点就是调节复合物的配方方便。3）挤胀成型技术。这是一种塑性成型方法，适合于做一些精细或中空的制品，通常采用旋转模塑、注塑或吹塑方法成型。4）反应挤出工艺。反应挤出工艺是连续地将单体聚合并对现有聚合物进行改性的一种方法，因可以使聚合物性能多样化、功能化且生产连续、工艺操作简单和经济适用而普遍受到重视。5）固态挤出工艺。这种工艺主要是指聚合物在 固态的时候 即低于熔点的条件下被挤出口模。由于聚合物在挤出口模时发生很大的变形，使得分子的取向程度远远大于熔融加工，因此制品具有更好的力学性能。

        2.2注射成型技术

        简单来说，注射成型技术就是将熔融状态的聚合物注射到固定形状的模具中，待冷却成型后形成高分子材料制品的一种工艺。由于绝大多数塑料都可以采用注塑成型，因此拓宽了这种工艺的应用范围。另外这种工艺具有生产时间短、产品尺寸稳定、生产操作简单等许多优点，因此在行业中具有重要地位。具体有以下几种技术：1）电磁式聚合物动态塑化注射成型。这种技术的关键在于在注射装置中布置 电磁式直线脉冲，在聚合物塑化、初涉、成型的全过程中，均保证在电磁场产生的机械震动下进行，使得整个成型过程处于周期性的振动状态。2）微孔泡沫塑料注射成型。与传统的塑料发泡技术相比，这种成型技术不需要添加其他化学成分，也分为简写成型、连续挤出成型机注射成要包括热诱导相分离法、单体聚合反应法及超饱和气体法。3）注射结构发泡成型技术。此项技术相对于传统的成型工艺取得了一定的进步，保留了其优点，摆脱了其缺点如产品强度不够生产时间长等，且进一步拥有产品重量轻差异小等优点。4）复合熔芯注射成型技术。这种技术分为三个主要阶段：第一阶段是制备复合熔心即将模具型芯金属放入预制的铸造母槽中定位，并教主低熔点合金成型后进行外形修整 第二各阶段是熔芯的注射成型即将已经制备好的复合熔心再次仿佛模具中并进行注射成型。第三是熔芯分离即低熔点合金、嵌件及塑件加热后分离的过程。

        3 吹塑成型技术

        吹塑成型指的是通过气体压力使闭合在模具中的热容型坯吹胀形成中空制品的方法。这种方法由于模具只需要凹槽，因此设备造价低适应性强，并且和成型复杂形状的制品。是第三种最常用的高分子材料成型方法。具体包括以下几种技术：1）中空制品的吹塑。对于中空制品，其吹塑方法主要有三种：挤出吹塑：挤出吹塑：主要用于未被支撑的型坯加工；注射吹塑：主要用于由金属型芯支撑的型坯加工；拉伸吹塑：包括挤出一拉伸一吹塑、注射一拉伸一吹塑两种方法，可加工双轴取向的制品，极大地 降低生产成本和改进制品性能。2）高温吹塑成型技术。此技术的关键在于打破了传统的吹塑成型需在低温挤出这一模式，—般加工温度在250---3502～ t i . 采用高温进气吹塑成型，加工材料多为高耐热的热塑性材料，并且对吹塑成型机和模具的冷却装置的要求较高，需要其能够适应高温和低温冷却的频繁交替。3）多层吹塑成型技术。多层吹塑成型技术的关键在于增设了一个阀门，在高分子材料挤出成型的过程 中可方便的更换原料，因此生产出的制品为软质和硬质交替。此技术在加工防渗性容器的时候使用较多。4）吹塑发泡技术。这种工艺的基本过程与中空吹塑相似，主要包括：用挤 出法或注射法生产预成型坯件；将坯件放人 中空成型模具，进一步加热使坯件变软并完成发泡；通过压缩空气吹胀成型；冷却定型，开模取出制件。、

        4. 高分子材料成型发展新动态

        4.1 聚合物动态反应加工技术及设备这种设备的关键在于将电磁场引起的机械振动场引入到聚合物反映挤 出全过程，达到控制化学反应的过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。

        4.2 热塑性弹性体动态全硫化制备技术。这项技术主要是为了解决材料共混加工过程混物相态反转的问题，需要将振动力场引入混炼挤出全过程，通过控制硫化反直进程，实以达到混炼过程中橡胶相动态全硫化。

        参考文献

        [1] 吴刚 .高分子材料成型加工技术的进展[J】. 广东化工，2008年第九期，3—7 .

        [2] 金龙浩. 高分子材料成型及其控制【J】. 科技资讯，2007年第33期，2-3.

        作者简介

        孟祥春 1996 男 汉族 辽宁朝阳人，邵阳学院本科在读，专业方向：机械设计制造及其自动化

        申爱玲，指导老师，当前任职邵阳学院

        （作者单位：邵阳学院）