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【关键词】新材料;材料加工;材料设计;科技革命;低碳经济;可持续发展
1.材料加工技术的发展历史与现状
站在人类历史发展的角度来看材料加工技术的发展,可以说至今为止已经发生了五次革命性的变化。
大约从公元前4000年开始,人类开始逐步掌握了铜的熔铸技术,从石器时代逐步过渡到青铜器时代,这是人类第一次对新材料的加工,这使得人类在工具使用方面从石器步入金属。那么,人类的生产和社会生活得到了质的提高。从公元前1350~1400年开始,青铜器时代被取代,铁器时代到来。大规模炼铁和锻造技术的出现促成了人类历史上第二次材料加工技术的产生。生产工具和武器质量进一步得到提升,生产力大幅提高,人类的生活品质得到新一轮的的飞跃。公元1500年左右,合金化材料的出现吹响了第三次材料加工技术革命的号角。在20世纪初期,合成材料技术的出现与发展引领了第四次材料加工技术革命,为近现代工业快速发展以及现代文明作出了巨大的贡献。
临近21世纪,伴随着电子信息、航天航空等高精尖技术的迅猛发展,新材料的研究与开发呈现百花齐放的态势。纳米材料、精细陶瓷材料和高温超导材料等新材料与新材料技术不断涌现。
2.材料加工技术的发展趋势与方向
2.1材料加工技术的发展趋势
“过程综合、技术综合、学科综合”是材料加工技术总体的发展趋势。过程综合含义主要分为两点,第一点指的是材料设计、制备、成形和加工一体化,各个环节关联度高;第二点指的是综合多个过程,即短流程化,比如喷射成形技术,半固态加工技术和连续铸扎技术等。技术综合是指多种学科与多种应用技术科学相结合,更多体现在计算机技术与加工技术的综合运用,以及信息技术的综合。学科综合则是指传统的三级学科之间(铸造、塑性加工、热处理和连接)的综合,与材料物理、化学和材料学等二级学科综合,与信息工程、环境工程与工程学科以外的其他一级学科的综合。其中,材料科学与工程的其他二级学科的综合的最大特点是,各个二级学科之间的界线越来越不明显,学科渗透和相互依赖性越发强烈。
2.2低碳经济环境下材料加工技术的主要发展方向
在低碳经济的新形势下,材料加工需要凭借思想创新、制度创新和技术创新等多种手段来减少能源的消耗以及减少温室气体的排放,从而使得社会经济可持续发展。
国人一谈减排二字,想到的便是可再生能源和清洁能源的使用。但实际上,减排的隐性力量源泉在于研究与开发新型材料加工技术。其中节能的建筑材料减少能耗,减少了碳排放;纳米材料减少了航空航运以及汽车运输等行业的负重,减少了高碳能源的损耗,从而达到减排的目的。当下,飞速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化,竞争日益激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短,而在低碳要求的新型环境下,材料加工被要求能耗低、污染少、走可持续发展道路。那么传统型的材料加工制造技术已经无法满足市场的需求,复合型、多功能且低碳型的材料成形加工技术正逐步取代单一的传统型。材料成形加工技术逐步综合化、多样化、柔软化、多学科化。
2.2.1现代材料成形加工技术
薄坯铸轧技术。铸造与轧制被连铸连轧巧妙结合起来,就此一项重大的技术革新在轧钢生产中产生,节能与生产连续化是其最大的优点。根据数据显示,熔化每吨钢需要消耗约2~3MW・h 的电能,钢锭与钢坯的加热能量相当于每吨消耗电能400~700kW・h,轧制每吨耗电约120~140kW・h[1]。连铸连轧技术的采用,在取消了钢锭与钢坯加热的同时,还因为去除了大直径的初轧机从而使轧制力大幅下降,使变形更加均匀。通过改良结晶技术限制,大大减少了变形量的总数,生产线也得到了大幅度的简化。
精密锻造技术。经过精锻技术的工件毛坯接近成品零件的最终形状,不需要大量加工或者不用加工即为成品,接下来的劳动剥削量少,提高效率的同时,材料与能源的损耗也被降到最低,环境污染小,是一种清洁的材料生产加工技术。伴随着精锻工件精度要求的提高,单一的冷、温、热锻的旧工艺已经无法满足要求,需要研究和开发复合成形的新工艺。复合精密锻造工艺综合冷、温、热锻工艺,对其进行组合从而共同完成一个工件的精密锻造,取长补短,这是锻造业实现节能减排的一种先进的制造技术。
德国蒂森克虏伯公司代表了世界的领先技术,他们采用的温锻/冷精整成形工艺。上海铁福传动轴公司大批量轿车等速万向节外星轮的生产,便是采用温锻/冷整形工艺,江苏太平洋精锻公司大批量齿轮等精锻件的生产,也是采用相同的方法[2]。另外,可以组合精锻和其他精密成形的工艺如精密铸造、焊接等工艺,进而提高应用范围与加工能力。如:采取精密辊锻与模锻组合工艺生产大叶片,锻件单边抛磨余量控制在0.3mm,所需锻造压力是精锻的10%~20%,设备投资是精锻的5%~10%,而且综合机械性能表现良好[3]。
2.2.2材料加工技术发展方向的展望
结构件轻量化成形。结构轻量化的实现主要有两条方法:针对材料,采用铝镁合金、钛合金和复合材料等轻质材料;针对结构,采用空心变截面、变厚度薄壁壳体等结构,不但可以节约材料,减轻质量还可以保持材料的强度与刚度适当。结构件轻量化成形不仅是为了减轻产品的质量,而且在运行过程中能有显著的节能效果。
柔性化成形。制造业的总趋势便是柔性化,这种制造方式适合产品的多变性。这是材料加工成形技术发展的大趋势,也是市场竞争的需求,在不久的将来会越来越受到重视。
虚拟制造技术。实现了从产品的设计、造型到加工过程的动态模拟、成形分析,从而对企业的生产模式和运作方式赋予了全新的概念。虚拟制造技术将改变过去只依赖经验而开展材料加工的落后状况。这标示着材料加工设计定量分析将逐步取代经验判断,进而产品开发周期、成本将大大降低,同时产品质量也得到了保证。
3.结语
科学技术迅速发展促进了材料加工技术的不断进步,促进了过程综合、技术综合、学科综合的进程。低碳经济下,可持续发展是大势所趋,而材料加工技术的可持续发展是重要一环。复合型、多功能且低碳型将逐步占领市场,材料成形加工技术将逐步综合化、多样化、多学科化。伴随着人们对环保的重视,环保材料加工技术前景光明且将不断向前发展。
【参考文献】
[1]王鑫,余心宏,叶奇.材料加工技术在低碳经济中的应用及发展[J].宇航材料工艺,2011(06).
关键词:高分子材料 加工方法 成型技术
一、前言
近些年来,国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能的聚合物材料,开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下,理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势,探讨高分子材料的加工成型的方法,对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。
二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义
1.高分子材料
高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料,其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料;主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点,使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能,从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。
2.高分子材料成型加工技术
在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状,使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本;向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标;成型加工方向是全回收、零排放、低能耗,从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。
三、高分子材料成型加工技术的方法
高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。
1.挤出成型技术
挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用,边受热塑化,边被螺杆向前推送,连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒,在螺杆旋转作用下,通过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
注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一,可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征,又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型,以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型,以组合混合混配为特征的直接注射成型,以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。
3.吹塑成型技术
吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。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,新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。
四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势
目前,高分子加工成型技术正在快速地进步,它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化,不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制,最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。
1.聚合物动态反应加工技术
聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、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[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点,从技术上解决了设备结构集化的问题。
2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术
这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化,控制硫化反直的进程,防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义,研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,能有效地提高我国TPV技术的水平。
3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术
此技术是将盘级PC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体,联系动态连续反应成型技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到有效提高产品质量、节约能源,降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。
五、结语
综上所述,我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿,注重培育自主的知识产权,努力打破国外技术的垄断,实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力,有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。
参考文献
[1] 王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究,2012,(11): 32.
关键词:高分子材料 成型加工 技术
近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。
一、高分子材料成型加工技术发展概况
近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5.8%,2000年增加至1.8亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。
据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。
二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究
(一)聚合物动态反应加工技术及设备
聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。
目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、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。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。
(二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术
1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。
2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。
3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。
三、高分子材料成型加工技术的发展趋势
近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过1.5亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。
综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。
参考文献:
[1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999.
[2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435.
1.1材料采购问题
材料采购环节在材料价格定价过程中占据着很大的比重,采购关乎着企业与多方面的沟通与合作,在这个过程中企业的信誉也会就此体现出来,更会影响着整个工程的运转和企业以后的发展。因此企业的材料采购项目顺利进行关乎着整个工程的顺利进行。而在采购环节中,主要反映出以下几个问题。第一是采购之前,对材料各个方面信息的预算和期望没有形成一个完好规范的程序,预算的缺漏从而导致材料应用得不合实际需求,施工中材料缺乏或者材料浪费的现象比比皆是。在采购完以后的材料使用上,材料运用在确切位置的消息没有及时传达,导致执行力的滞后,工程耽误,施工人员时间和精力的损耗,导致了他们积极性地下降。对于这样的问题,企业的相关部门应该做好确切的材料采购计划,每种材料应该明细地列出,而后针对各个材料的要求,制定出相应的预算,形成一个完好有序的材料分析体系,最后执行采购计划。在采购过程中,与商家拟订合同不严谨,会给信誉较低的商家可乘之机,这种后果则会给企业造成不必要的损失。所以为了防止此种事故的发生,不要急于与商家协商,而更多的是首先要注重材料的质量,多层进行筛选,最后定夺最合适商家。与商家协商也一定要严格签署合同,尤其是在采购大宗材料例如:钢筋、砂石、水泥等材料时。对于材料的检查验收也是十分必要的,采购时一定要挑选质量优的材料,购买时要确定好材料的质量,在材料运输到施工现场时,也要做好验收的工作,避免劣质产品在施工或者使用过程中出现安全问题。最后,企业对采购的经费要给予一定的定价标准,因为在采购过程中有可能会出现采购人员的私下交易行为,由此导致的报销费用不符实后果,增大企业工程成本。
1.2材料储存问题
材料采购与材料储备是相辅相成的。在储备环节,涉及价格规律对材料采购的影响,从而反应储备环节的必要性;储备地点的定位也是一个繁杂的问题;储备地点的看管人员劳工成本仍然是企业施工成本的重要内同。材料的储存和管理,与市场经济的发展密切相关。市场经济中所存在的市场规律,使材料价格波动不稳。材料的价格受着天气气候、季节、灾害等因素的影响,会引起价格的偏差,例如暴雨天气,通常上材料价格会上升。而此种情况下,材料储备不够,又由于天气原因价格上涨,重新采购会提高企业施工成本,是不明智的选择。所以企业要充分运用互联网,时刻把握着市场经济形态下的市场动态状况,关注着价格走向,及时选购物资材料,进行储备。储备的问题,又体现在储备场地的租赁费用上。每个储备场地的大小和价格是不一致的,所以在储备时,选择场地应该根据材料数量和单件大小来确定储备地,充分利用场地,不要在花费较多的情况下储备着少量小件的材料。另外也要同商家进行协商和合作,尽可能的来降低储备费用。材料的运输也是工程的一笔费用,材料的采购地与施工地距离遥远则会增大运输费用。在某一段工程完工的时候,剩余材料则需要转移到下一个工程地点继续后面的施工使用,如果前期储备地点与后期工程的地点相隔甚远,期间大量的运输转移费用会增大成本。因此,首先在选购材料时就应该选择离施工地点相距较近的采购点,尽量减少其中的运输费用。在储备地点的选择上,也尽量选择与施工地点较近的位置,同样也是减少运输费用。企业的施工,涉及储备地点看管人员的工资和各项保险费用,其中可能因为内部人员的私人关系而导致员工劳动成本增加。对于这样的问题,企业首先得要对企业内部人员进行核查和登记,做好相应的管理工作。企业员工和施工人员的工资应该严格定期发放,且在有必要的情况下进行相应地真实性核实,杜绝企业内部私人权利的滥用,无形地加大企业对工程成本。
2定价过程中如何最大限度降低成本
2.1材料计划管理措施的落实
在材料采购计划中,采购人员要注意到材料的名称、型号、规格、保质时间、构成原料……这样做的目的,一是可以核对所需要材料的信息是否有误;二是能在采购的同时加强对材料的熟悉度,等到下段工程使用时能够较快地掌握材料信息,提高工作效率。在进行采购前,企业最好派相关人员进行市场考察和调研,结合施工实际问题再来进入有关市场进行材料挑选、储备地地筛选等,以施工的实际情况来进行各项施工前期工作的预算和规划。
2.2材料的供应与使用
材料供应问题上,结合企业成本,其供应和使用也要结合实际情况来做相应的更改,前文提到的市场经济的调节作用导致材料价格的波动,公路工程怎样做到最少的成本来拥有所需要的材料呢。储备材料是有必有的,但不会针对所有的材料。例如特殊材料,在雨季或者寒冷的冬季难以购买,或者需要高价购买,对于这样的材料则应该结合施工进度来提前购买,如果工程从开始到结束很多段都需要使用这种特殊材料,不妨在价格低廉的时候对其多量采购进行储备。而对于普通材料来说,则储备显得多余了。因为不管在何种时间和天气,只要不出现灾难,都是随时可以购选到的,如果对其大量储存,不仅需要承担运输费用还有承担高昂的储蓄费用,对企业成本的降低时非常不利的。
2.3材料货源的稳定
企业成本降低还需要考虑到与货源供应商之前的关系合作上。对市场充分调研和考察后,寻找到近距点。除此之外,还应该找到合适的供应商,包括对商品或者需求材料的熟悉度,即其对工程有一定的了解度。这样能减少与供应商之间沟通的障碍,而且供应商对材料了解,这样的优势也能给施工的开展提供一些合理的意见,促进工程地顺利开展。在与供应商搭建好这样基础后,与其保持好合作关系也是非常理智的做法,当施工出现不正常的现象或者意外时,供应商的帮助是一个及时有效的措施。
3总结
【关键字】高分子材料;成型加工技术;进展研究
中图分类号:O63 文献标识码:A 文章编号:
1前言
近些年来,随着科学技术的不断发展,高分子材料在众多领域中被广泛的应用。高分子材料主要是通过对商品的制造来凸显其价值所在。就目前而言,高分子材料成型加工技术也越来越受到广泛的关注,因此,要想充分的利用高分子材料,就要对其成型加工进行深入的研究和探讨。
2高分子材料成型加工技术的发展状况
近些年来,就高分子材料而言,其合成工业的发展有了很大的突破。其中取得进步最大的就是造粒用挤出机,通过对其结构的改进,使得其产量有了很大的提高。在20世纪60年代进行造粒主要采用的是单螺杆的结构挤出机,这样产量就相对较少;到了70年代到80年代的时候,有了一定的改善,主要采用的是连续混炼机和单螺杆挤出机相结合来进行造粒,这时的产量就有了一定的提高;在80年代中期之后,进行造粒主要采用的就是双螺杆挤出机和齿轮泵相结合的模式,这是的产量已经提升很大的一个高度;到了2010年的时候产量已经提升了3亿吨的产量。除此之外,通过对高分子材料合成技术的应用,可以对树脂的分子结构进行简单明了的控制,因此可以进行大规模的生产运作,并且还可以有效的降低生产成本。
就目前而言,高分子材料的成型加工技术主要追求的就是提高生产率、提高使用性能以及降低生产升本。而在制作的方面所追求的就是尺寸变小、质量变轻。在加工成型方面,主要追求的就是研发的周期逐渐变短,而且要注重环保。
3对于高分子材料成型加工技术的研究探析
3.1对聚合物的动态反应加工技术的探析
聚合物的反应加工技术是通过对双螺杆挤出机的发展基础而逐渐发展起来的。目前已经研发出一种能够进行连续反应和混炼相结合的螺杆挤出机,这种螺杆挤出机具有自己独特的优势,摆脱了传统挤出机运行是所存在的问题。随着我国经济的不断发展,对于聚合物反应成型加工技术也有了更大的需求。对于进行聚合物反应成型加工技术的主要反应挤出的主要设备,即PC连续化生产以及尼龙生产。近些年来,大多数国内外的企业所使用的反应加工设备都是较为传统的混合混炼相结合的设备来进行产品的改造。这样传统的模式存在很多的问题,比如说,在传热或者传质的过程当中,对于混炼和化学反应都很难进行控制,而且反应的产物分子数量和分布情况都具有不可控制性。除此之外,这种模式的设备话费量较大,耗能又较高,噪音比较大,这样也使得在进行加工的时候经常会出现问题。而聚合物动态反应加工过技术不同于传统的反应加工技术,无论在结构设计上还是在反应原理上都有了很大的改观和创新,这种技术主要是在聚合物反应基础的过程中引入电磁场并且引发机械振动场的作用,这样就可以对加工过程中发生的化学反应以及对反应所生成的物质的状态结构进行有效的控制。
聚合物的动态反应加工技术最重要的优点就是对聚合物的化学性能和预聚物混合混炼过程或者对停滞时间的分布进行可有效的控制,并且对聚合物在进行反应加工的过程中由于振动力场的作用其质量和能量的传递以及平衡问题进行了有效的保持和解决,与此同时,还在技术上有效的对设备的结构集成化进行了合理的解决。除此之外,这种新技术设备不但体积重量相对较小,耗能量还较小,噪音又小,而且其可靠性又高。正是由于这些优势,使得这种技术受到了广泛的欢迎。
3.2对基于动态反应加工技术的新材料制作技术研究
这种技术不同于以往的传统技术方式,其具有步骤简单、周期较短、耗能较低而且在储运过程中不易受到污染等优点,这种技术主要是将光盘级的PC树脂生产、中间的储运以及光盘盘基成型这三个步骤集合为一种新型的具有动态连续反应的成型技术。而这种新型的技术主要是进行对酯交换连续化生产技术的研究,并且对光盘注射成型的装备进行研发,从而能够有效的对生产产品的质量进行控制,并且能够达到节能低耗的作用。聚合物的这种新技术主要实在强大振动的剪切力场的作用之下,对高分子颗粒的表面特性以及功能结构进行具体的设计,并且在设计好的加工环境之下,可以选择不嫁或者少加化学改性剂的前提之下,充分的利用聚合物的性质,对高分子颗粒进行原位表面的改性、原位包覆以及强制的分散等环节。
4对于高分子材料成型方法的具体分析
4.1对于挤出成型的分析
这种方法主要是将塑化成型的高分子材料通过采用螺杆旋转加压的方式,通过挤出机进行连读的挤出成型。高分子熔融物就会通过挤出机的机口成型,并且通过相应的牵引装置将成型的产品从机口连续的引出,在这个过程中还要对其进行冷确定型,从而制作出所需要的产品。挤出成型这种方法主要是通过对高分子材料进行加料、塑化、成型以及冷却定型步骤来实现产品的制作。
4.2对于注塑成型技术的分析
4.2.1对于注塑成型技术的概括
这种技术主要用来生产结构复杂的塑料制品。因为这种技术的应用范围相对较广泛,成型的周期又相对较短,再加上产品生产的效率较高,对于尺寸较为精密,因此这种技术获得了广泛的应用,也是目前进行塑料加工使用最多的技术。就目前而言,绝大部分的塑料之所都可以使用注塑成型技术。如果想要使得制作出来的产品外观和内在的质量都达到标准,那么就要对原料的配方、挤出机的运行水准、对挤出机的设计和进行加工的精密程度都有着密切的关系。在进行成型的过程中,不但要注意过程的步骤和细节,而且还要注意成型的温度、挤出机工作的速度等等因素。
4.2.2对于注塑成型技术的技术组合分析
可以通过对不同材料进行不同的组合为特点的注塑成型技术;可以通过对惰性气体进行组合的注塑成型技术;可以通过对化学反应的整个过程为特点的注塑成型技术;可以通过压缩或者压制过程进行组合为特点的注塑成型技术;可以通过混合婚配进行组合为特点的注塑成型技术;可以通过对取向或者延伸的过程进行组合为特点的注塑成型技术;可以通过对模具移动或者加热进行组合为特点的注塑成型技术等等。
4.3对于吹塑成型技术的分析
这种技术主要通过气压的压力作用使得闭合在模具中的具有热熔性的分子材料进行吹塑,因此可以形成中空的制品。这种方法指目前发展最快的一种成型的方法。这种技术不仅设备的花费较低,适应性较强,而且可以制作较为复杂的制品。因此,这种方法也获得了广泛的应用。
5结束语
随着我国科学技术水平的不断提高,工业生产领域也随之有了很大的进步和发展,然而对于高分子材料的研究也有了进一步的突破,越来越多的领域也都随之投入到了对高分子材料研究的行列中。因此,对于高分子材料成型加工技术的研究也就变得越来越重要,只有不断的对高分子材料成型的加工技术进行深入的研究和分析,才能够有效的控制高分子材料成型的过程,因而才能够有效的促进对高分子材料的研究的发展和进步。
【参考文献】
[1]王勇,黄锐.炭黑复合导电高分子材料成型加工研究进展[J].工程塑料应用,2003(3).
[2]黄汉雄.高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策(上)[J].橡塑技术与装备,2006(5).