淺談高分子材料的成型與加工技術(shù)

趙偉瑩

摘要：高分子材料由高分子化合物制成，在工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域中得到廣泛運(yùn)用。本文以高分子材料的成型與加工技術(shù)為探討主題，分析高分子材料的成型原理，從擠出成型、注塑成型、吹塑成型、聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)以及熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)全硫化等方面闡述高分子材料的主要成型加工技術(shù)工藝。

關(guān)鍵詞：高分子材料;成型;加工

與傳統(tǒng)材料先比，高分子材料在近年來的發(fā)展速度顯著加快，制備簡(jiǎn)單、形態(tài)多樣以及加工便捷等多方面的優(yōu)勢(shì)特征不斷拓寬其在各行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用空間，產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)也獲取了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。創(chuàng)新發(fā)展高分子材料的成型加工技術(shù)，對(duì)這一材料的推廣應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1高分子材料成型原理

合成和制備高分子材料，多是通過組合幾個(gè)化工單元而成，借助于反應(yīng)加工操作，將多單元熔合在一起。相比于一般單個(gè)化工單元的操作，無論是能量的平衡與傳遞，還是物料的平衡與運(yùn)輸，均存在較大的差異性。在傳統(tǒng)聚合反應(yīng)過程中，多是依托于溶劑與緩慢反應(yīng)解決傳質(zhì)與傳熱問題，但聚合反應(yīng)加工階段內(nèi)，物料溫度可以在短時(shí)間內(nèi)快速上升，達(dá)到400-800℃的范圍內(nèi)。若是在這種情況下無法及時(shí)脫除反應(yīng)過程中形成的熱量，物料中很可能發(fā)生碳化及降解反應(yīng)。

高分子材料的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及凝聚態(tài)下的形態(tài)結(jié)構(gòu)，對(duì)其自身的熱性能、機(jī)械性能以及加工性能具有決定性影響，因而材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)與加工工藝的選取和應(yīng)用密切相關(guān)[1]。

2高分子材料成型加工技術(shù)

2.1擠出成型加工技術(shù)

借助于螺桿的旋轉(zhuǎn)加壓，促使高分子材料成型，是擠出成型加工技術(shù)的主要涵義。通常情況下，擠出成型加工過程主要涉及到加料、塑化、成型及定型等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以形成符合要求的成品。實(shí)施加工作業(yè)的過程中，技術(shù)人員需要熟練掌握這一工藝技術(shù)，選擇適宜的模具、機(jī)頭及相關(guān)設(shè)備設(shè)施，最大限度內(nèi)提升成型后產(chǎn)品的性能水平，優(yōu)化產(chǎn)品的美觀度。將擠出成型技術(shù)運(yùn)用到高分子材料加工作業(yè)中，無論是擠出機(jī)的使用，還是塑料品類的選用、對(duì)加速速度的調(diào)控，均會(huì)在不同程度上影響成型產(chǎn)品的品質(zhì)，因而在實(shí)踐作業(yè)中，需加強(qiáng)全過程成型加工的技術(shù)管理。

2.2注塑成型加工技術(shù)

高分子材料加工作業(yè)中對(duì)注塑成型工藝的應(yīng)用較為常見，在市面上這種技術(shù)也具有較為廣泛的適用空間。注塑成型加工在復(fù)雜型產(chǎn)品的加工處理方面具有顯著的作用優(yōu)勢(shì)，一般可以生產(chǎn)出精細(xì)化程度較高的成品。將注塑成型加工技術(shù)運(yùn)用到高分子材料成型加工的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，有利于提高整體機(jī)械化水平，滿足多樣化種類成品的加工生產(chǎn)需求[2]。

2.3吹塑成型加工技術(shù)

吹塑成型加工技術(shù)具有較為深遠(yuǎn)的發(fā)展歷史，也被稱為中空吹塑。在傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中，這一技術(shù)的應(yīng)用具有較為明顯的局限性，適用性不強(qiáng)。但與其他類型的成型加工技術(shù)相比，吹塑成型的成本較為低廉，因而被逐漸應(yīng)用到更多的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，生產(chǎn)出的產(chǎn)品十分多變，且具有美觀化的特點(diǎn)。對(duì)于技術(shù)人員而言，只需利用指定的凹模，便可以完成吹塑成型的技術(shù)操作，技術(shù)形式較為方便快捷。

2.4壓延成型技術(shù)

對(duì)熱塑性塑料進(jìn)行熔融塑化處理，然后將其置于多個(gè)平行異向旋轉(zhuǎn)滾筒的間隙中，通過延展、擠壓以及拉伸，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的有效塑形，是壓延成型技術(shù)的基本概念?，F(xiàn)階段，塑料薄膜、片材的成型加工與生產(chǎn)過程中多涉及到對(duì)這一技術(shù)工藝的使用，最終獲得的成品均可以滿足產(chǎn)品的尺寸規(guī)格要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.5激光成型技術(shù)

將數(shù)控車床、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、智能制造以及激光技術(shù)等多樣化的先進(jìn)技術(shù)手段運(yùn)用到成型加工生產(chǎn)領(lǐng)域中，可以將此類技術(shù)的作用優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，滿足原型復(fù)制等對(duì)互換性要求較高的生產(chǎn)工作的實(shí)際需求。與其他成型加工工藝相比，激光成型技術(shù)的效率更高，促使制造工藝與制造原型的幾何形狀關(guān)系逐步脫離。與此同時(shí)，還具有節(jié)約制造費(fèi)用成本、縮短加工作業(yè)周期的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，體現(xiàn)出極強(qiáng)的綜合性與實(shí)用性[3]。

2.6激光燒結(jié)技術(shù)

這種新型加工技術(shù)的形成立足于CAD基礎(chǔ)之上，實(shí)踐證明，將激光燒結(jié)技術(shù)運(yùn)用到高分子材料成型加工作業(yè)中，能夠有效減少在使用模具方面的成本支出，在工業(yè)領(lǐng)域市場(chǎng)中具有良好的發(fā)展前景。利用激光燒結(jié)工藝加工聚泰胺粉末，可以將其打造為類型多樣的車輛內(nèi)飾件與發(fā)動(dòng)機(jī)零件，此外，還可以拓展應(yīng)用到車燈外殼、進(jìn)氣歧管以及儀表盤儀表板等多樣化零件的生產(chǎn)加工中。相比于以往的注塑成型加工工藝，激光燒結(jié)技術(shù)的成本造價(jià)更低，可以將大部分制造加工成本節(jié)省下來，優(yōu)化成品的加工生產(chǎn)質(zhì)量。

2.7聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)

聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)是一種新型技術(shù)，無論是采用的機(jī)械設(shè)備，還是反應(yīng)加工還原的工藝流程，均與傳統(tǒng)成型加工技術(shù)間存在較大差異。將這一加工技術(shù)應(yīng)用到高分子材料的成型加工工作中，主要利用電磁場(chǎng)引發(fā)機(jī)械振動(dòng)場(chǎng)，引入到聚合物反應(yīng)擠出的全過程，以此達(dá)到有效控制化學(xué)反應(yīng)的效果，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升反應(yīng)制品的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)，優(yōu)化反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。在振動(dòng)力場(chǎng)環(huán)境下，促使聚合反應(yīng)加工期間質(zhì)量、能量與動(dòng)量的傳遞難點(diǎn)得到有效解決，是聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)的作用優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)各環(huán)節(jié)間的傳遞保持更為平衡的變化趨勢(shì)。

2.8熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)全硫化加工技術(shù)

在振動(dòng)力場(chǎng)中引入高分子原材料，然后對(duì)其予以混煉擠出處理，促使混煉過程中橡膠實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)全硫化，是熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)全硫化加工的基本概念。在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要有效控制硫化反應(yīng)的整個(gè)進(jìn)程，采取有效措施預(yù)防共混加工過程中共混物的相態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化。以這一技術(shù)工藝為基礎(chǔ)，當(dāng)前已逐步衍生出更多類型的彈性體動(dòng)態(tài)硫化、熱塑性的機(jī)械設(shè)備，以及一系列創(chuàng)新改進(jìn)而成的技術(shù)工藝，這對(duì)于TPV技術(shù)應(yīng)用水平的提升起到了重要的推動(dòng)作用。

結(jié)束語：近年來，高分子材料成型加工技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，并逐漸滲透和融入到多樣化的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，體現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。對(duì)于高分子材料的成型加工作業(yè)來說，要進(jìn)一步提高各環(huán)節(jié)的工藝水平，獲得品質(zhì)性能更佳的產(chǎn)品，還需立足于高分子材料的特點(diǎn)與性質(zhì)，選擇適宜可行的加工處理工藝，提升工業(yè)生產(chǎn)整體技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]張軍，樊冬娌，陸亞清.高分子材料成型原理與工藝課程教改研究[J].山東化工，2020，49（22）：190-191.

[2]李偉，張濤，蔣小軍，李青，黃茂敬，何亮.汽車輕量化用高分子材料成型加工研究進(jìn)展[J].廣東化工，2020，47（19）：94-96+101.

[3]袁英.高分子材料加工成型技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展研究[J].河南科技，2020，39（25）：39-41.