對高分子材料成型技術的思考

肖湛

摘 要：

在科學技術日新月異的現代社會，新型材料領域的進步也可謂大放異彩。隨著科學技術的不斷突破與創新，新型材料特別是高分子材料，終于從實驗室走向了社會，成功地將科學技術轉化為了生產力。本文將從高分子材料成型技術的基本原理入手，從現在工業上常用的幾種高分子材料成型的主要技術手段以及高分子材料領域技術發展動態及展望方面做出分析論述，以期對該行業的發展有所助力。

關鍵詞：高分子材料；成型技術；未來發展展望

改革開放以來，在科學技術是第一生產力的政策方針指引下，我國的科技實力獲得了長足的進步與發展。尤其是近幾年以來，我國國防與航空航天技術飛速發展，取得了舉世矚目的成就。這一領域的發展對高分子復合材料提出了更多更高的要求，這一發展極大地帶動了我國高分子材料技術的發展，使得我國的高分子材料成型加工技術取得了非凡成就。下面文章將從高分子材料的成型原理、目前常用的幾種高分子材料成型技術以及未來展望三個方面展開論述。希望能對該行業的發展有所幫助。

一、高分子材料成型原理及發展歷程

所謂高分子材料，指的是由相對而言分子質量較高的化合物構成的一種復合材料，主要是由樹脂或橡膠及其次要成分添加劑組合而成的一種新型材料，可塑性較強，耐擠壓，并具有一定的可紡性與延展性，集眾多優點于一身使得高分子材料在在工業領域的應用蔚為可觀，替代了許多稀缺型、高成本型材料。在日常生活中，我們見到的很多天然材料通常是由高分子材料組合而成的，如天然橡膠、棉花等等。高分子材料的最終使用形式是高分子材料制品，在一定的溫度和壓力作用下，將其熔融塑化，然后通過模塑或其他技術手段制作成一定的我們所需要的形狀與內容，待其冷卻后定型為工業所需原材料制品。

就高分子材料而言，分子的化學結構和形態決定了該種材料的性能。一般的，高分子材料的加工過程和制備過程是分離開來的，其制備過程主要是聚合物的形成過程，而高分子材料的成型過程則是采用注射、吹塑或者擠壓等工藝手段將聚合物打造成型。在技術應用領域，傳統工具往往時間久且耗能高，如今普遍采用的是高分子材料反應加工工藝。這種工藝是將高分子材料聚合物的合成與加工成型合二為一，采用具有高分子合成及成型雙向功能的設備，大大縮短了生產周期，簡化了生產過程，節約了能源，因此得到廣泛的應用與推廣。

二、高分子成型的主要技術應用手段

高分子材料的成型加工技術原理是通過外部溫度控制使高分子材料整體受熱熔化，然后再通過成型設備加工成我們所需要的各種模型的一種技術手段。

常用的技術手段有注、擠、吹、吸、拉等。就加工形式而言，有低分子聚合物或預聚物的加工、高分子熔體的加工、類橡膠狀聚合物的加工等幾種形式。從加工方法的特點或高分子在加工過程中變化方面來看，可分為物理變化類、化學變化類、兼有物理變化與化學變化類三種情況。下面就結合具體工作對這幾種技術手段做簡單論述，以供參考。

1. 吹塑成型技術及應用方法

這是技術是通過氣體壓力，使閉合在模具中的熱容型坯吹脹，形成中空制品。這種方法的特點是造價低、設備要求簡單、適應性廣泛，因此受到廣泛使用。應用上主要有以下幾種技術：

（1）中空制品吹塑技術。主要有三種方法：擠出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑，優點是成本低，且改進制品性能。

（2）高溫吹塑成型技術。突破了傳統的吹塑成型需在低溫擠出的技術禁錮，適用于高耐熱的熱塑性材料，但該技術對吹塑成型機和模具的冷卻裝置的要求較高，要求材料高溫和低溫冷卻的頻繁交替。

（3）多層吹塑成型技術。可以交替生產軟硬兩種材質的材料，廣泛應用于加工防滲性容器方面。

（4）吹塑發泡技術。類似于中空吹塑相似技術，首先將坯件放入中空成型模具，然后進一步加熱使坯件變軟并完成發泡，再通過壓縮空氣吹脹成型，經冷卻定型后，開模取出制件。

2. 擠出成型技術

該技術原理是利用螺旋桿加壓，將塑化好的聚合物連續的從擠出機的機筒擠入機頭，融化的聚合物通過機頭口模成型，牽引拉出后進行冷卻劑定型，最終形成制品。具體技術應用主要有以下幾種：

（1） 共擠出技術。即兩臺及以上擠出機分別寄出一種聚合物并在一個機頭中進行成型的技術。

（2） 擠出注射組合技術。把擠出的聚合物與其他注射進的非熔融狀成分混合后成型的一種技術，便于調整聚合物的配方及比例。

（3） 擠脹成型技術。采用旋轉模塑、注塑或吹塑方法成型，適用于精細或中空制品。

（4） 反應擠出工藝。連續地將單體聚合并對現有聚合物進行改性，這種工藝操作簡單、成本低廉且能保證聚合物多樣化、功能化，能保證生產上的連續性，應用較為廣泛。

（5） 固態擠出工藝。將聚合物在固態狀態下被擠出口模的一種工藝。

3.注射成型技術

這是被廣泛應用、在行業中擁有較高地位的一種工藝，首先把聚合物通過特定方式變成熔融狀態，然后以注射的方式放入固定形狀的模具中，冷卻成型后即可。這種工藝操作簡單、省時省力，適用范圍廣，因此受到廣泛贊譽。主要技術有以下幾種：

（1）電磁式聚合物動態塑化注射成型。通過在注射裝置中布置電磁式直線脈沖，利用電磁產生的震動，完成聚合物的塑化、初涉與成型的全過程。

（2）注射結構發泡成型技術。適合于生產對產品強度要求不高的產品，其優點是產品重量差異小，工藝精細。

（3）復合熔芯注射成型技術。首先將模具型芯金屬放入預制的鑄造母槽中進行定位，待熔點降低合金成型后進行外形修整。然后將已經制備好的復合熔心再次放入模具，注射成型。最后，將低熔點合金、嵌件及塑件加熱后分離。

4.雙向拉伸薄膜技術。將狹縫機頭平擠出來的厚片經縱橫兩方向同時拉伸，在拉伸的狀態下進行熱定型處理。

5.壓延成型技術。通過一系列相向旋轉著的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，成為具有一定厚度，寬度與表面光潔的薄片狀制品。這種方法對制品厚度有較高要求，因此應用范圍較窄。

三、高分子材料成型加工技術的發展動態及發展趨勢展望

在“科學技術是第一生產力”的政策指引下，在高分子材料在高科技領域的廣泛應用的實力帶動下，我國的高分子材料合成技術日新月異，在技術應用及生產力轉化方面也取得了長足進步，取得了不容小覷的經濟效益，大量工業制成品在滿足國內需要的同時，更是出口到了亞洲其他國家甚至歐洲國家和地區，在國際貿易中日益發揮重要作用，在增加出口產品多樣性方面和拉動國際貿易發展、實現貿易順差方面發揮著不可替代的作用。對于國內經濟而言，高分子材料技術的廣泛應用與革新，對于我國走低能耗、高收益的綠色發展道路也大有裨益。是減少能源消耗、降低環境污染的有效方法。在經濟發展由粗放型向集約型轉變的過程中，不能簡單粗暴地將粗放型、污染型企業一刀切地消除，而應該通過科技的力量，以環境友好型、集約型的生產方式取而代之。因此，大力發展高分子聚合材料的技術革新與應用，將技術發展不斷轉化為生產力，是我國中國特色社會主義發展路線的重中之重

四、結束語

綜上所述，高分子材料成型技術的探索、革新與應用，是中國特色社會主義路線指引下的新成果。我們不能滿足于當下取得的成就，而應該在探索與革新的道路上奮力前進，掌握尖端技術，使這一技術的應用范圍更廣、適用性更強，同時要注意培育自主知識產權，趕超世界先進水平，擺脫發達國家對技術的控制，走出一條自主、自立、求實創新的路子。

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（作者單位：湘陰縣第一中學，湖南 岳陽 414600）endprint