淺析高分子合成技術(shù)與趨勢展望

潘躍武

摘要： 高分子合成材料具有很多優(yōu)點，比如質(zhì)量小、絕緣性能好、耐腐蝕性好、價格便宜等諸多優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中得多了廣泛應(yīng)用。新世紀(jì)以來，高分子合成工業(yè)取得了舉世矚目的發(fā)展成就，其中又以塑料、合成橡膠和合成纖維為主的高分子合成工業(yè)基礎(chǔ)材料的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)工業(yè)三大基本原料中的鋼鐵、水泥、木材的生產(chǎn)速度。雖然這些高分子合成工業(yè)的基礎(chǔ)材料也存在著各種先天不足，比如：對氧氣、溫度、酸堿、光敏感等各種環(huán)境，然而隨著科技的進(jìn)步，高新技術(shù)的快速發(fā)展，高分子合成材料必然會迎來大發(fā)展，會日趨完善，高分子材料的加工成型技術(shù)也將由于高分子材料的發(fā)展迎來更大的進(jìn)步。因此本文重點介紹了高分子材料基礎(chǔ)概念及加工成型技術(shù)，并分析了高分子合成產(chǎn)品在生活中的應(yīng)用，最后展望了高分子合成技術(shù)的發(fā)展前景及創(chuàng)新趨勢。

Abstract： Macromolecular synthesis materials have many advantages， such as small quality， good insulation， good corrosion resistance and low price. They are widely used in industrial production and daily life. Since the new century， macromolecular synthesis industry has made remarkable achievements in development， the development speed of macromolecular synthetic industrial basic materials based on plastics， synthetic rubber and synthetic fibers is far greater than that of steel， cement， and wood in the three major basic raw materials of traditional industries. Although these materials based macromolecular synthesis industry also has a congenitally deficient， for example： the oxygen， temperature， pH， light sensitive， various environment， however， with the progress of science and technology， the rapid development of high technology， macromolecular synthesis materials will usher in the great development， will become more and more perfect， molding technology of polymer materials will also be due to the development of macromolecular synthesis materials usher in greater progress. Therefore， this paper focuses on the basic concept and processing technology of macromolecular synthesis materials， and analyzes the applications ofmacromolecular synthesis products in life. Finally， it looks forward to the future and trend of macromolecular synthesis technology.

關(guān)鍵詞： 高分子合成；成型加工；創(chuàng)新；發(fā)展走向

Key words： macromolecular synthesis；molding processing；innovation；development trend

中圖分類號：TB324 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0226-02

0 引言

近年來隨著我國科技經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展，大量高新技術(shù)及產(chǎn)品被設(shè)計制造出來，其中高分子合成材料的生產(chǎn)取得了跨越式的飛速發(fā)展。以工程塑料、合成橡膠、合成纖維這三大高分子化工基礎(chǔ)材料為主的高分子合成工業(yè)得到充分發(fā)展，為我國工業(yè)生產(chǎn)尤其是以航空、航天、軍事等尖端工業(yè)領(lǐng)域以及改善人民生活水平做出了突出貢獻(xiàn)。然而隨著科技的進(jìn)步，國家及人民對高分子合成工業(yè)產(chǎn)品提出了更高的要求，如在產(chǎn)品強(qiáng)度、質(zhì)量、耐酸堿、耐疲勞等方面提出更高的標(biāo)準(zhǔn)，這就使得高分子合成工業(yè)必須優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)高分子產(chǎn)業(yè)升級，向高性能、高質(zhì)量、精細(xì)加工等方面進(jìn)步。以提升我國高分子加工企業(yè)的國際競爭力，為提升人民生活質(zhì)量多做貢獻(xiàn)。

1 高分子材料基本概念及合成加工技術(shù)概述

高分子材料（macromolecular material）主要是指以高分子化合物為基礎(chǔ)的一種合成材料。高分子材料的基本成分主要以聚合物為主，或者是以高分子材料中含有的聚合物的性質(zhì)為高分子材料主要性能指標(biāo)的一類材料的總稱。高分子材料的名稱由來主要是由于其材料構(gòu)成結(jié)構(gòu)中相對分子質(zhì)量非常大的化合物構(gòu)成的一類材料，一般來說這類超大分子的分子量通常會大于10000。高分子材料主要包括像合成橡膠、合成塑料、合成纖維、合成涂料、合成膠粘劑以及高分子基的復(fù)合材料等，其中生命的存在形式就是高分子，所以任何生命體都可以看作為是一個高分子的高等級的集合體。

最近50年來，高分子聚合物合成工業(yè)取得了很大進(jìn)展。例如，利用擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)造粒機(jī)，大大提高了產(chǎn)量。合成橡膠的廣泛應(yīng)用，使橡膠工業(yè)用品、雨衣、膠鞋等生活用品得到了廣泛的應(yīng)用。特種合成橡膠在航空、航天、軍事等特殊環(huán)境和高新技術(shù)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。就汽車工業(yè)而言，現(xiàn)代工業(yè)化社會對汽車節(jié)能、高速、美觀、環(huán)保、乘坐舒適性和安全可靠性的重要性越來越重要。目前，高分子聚合物加工主要集中在高生產(chǎn)率、高性能、低成本、快速交貨等方面。成型工藝主要是短周期、多品種、精深加工。

2 高分子材料合成加工技術(shù)

2.1 擠出成型技術(shù)

擠出成型主要是利用螺桿旋轉(zhuǎn)加壓方式連續(xù)地將塑化好的成型物料從擠出機(jī)的機(jī)簡中擠入機(jī)頭，在形狀相同的型坯之中把熔融物料，用牽引裝置將成型制品連續(xù)地從模具中拉出，同時進(jìn)行冷卻定型，制得各種不同的成品。擠出工藝條件又隨擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)、塑料品種、制品類型、產(chǎn)品的質(zhì)量要求等的不同而改變。擠出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等過程。

2.2 注射成型技術(shù)

在塑料制件生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)中，注射成型占有非常重要的地位。注射成型技術(shù)是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可以用注射模型制造出形狀非常復(fù)雜的塑料制件。注射成型技術(shù)它具有成型周期短、制件尺寸穩(wěn)定、花色品種多、應(yīng)用面廣、產(chǎn)品效率高、模具服役條件好、塑料尺寸精密度好、高自動化等許多方面的優(yōu)點。

2.3 壓制成型技術(shù)

壓制成型技術(shù)是塑料加工成型技術(shù)中歷史最悠久的，它主要依靠外部壓力實現(xiàn)物料造型的加工技術(shù)。這種技術(shù)的特點是在壓制成型過程中需要很大的壓力，防止成品出現(xiàn)氣泡。

2.4 壓延成型技術(shù)

壓延成型技術(shù)是將熔融塑化的熱塑性塑料，通過兩個以上的平行異向德棍隙，經(jīng)過棍筒擠壓和剪切、拉伸使塑料成為一定尺寸，符合要求的成品的高分子材料合成加工技術(shù)。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化和自動化，但是設(shè)備龐大，投資較高，維護(hù)復(fù)雜，因此這種方式受到一定局限。

3 高分子材料在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 高分子材料在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用

在機(jī)械工業(yè)中傳統(tǒng)的鋼鐵等材料得到了非常好的“替代”，高分子材料能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)材料的性能卻有傳統(tǒng)材料不能比擬的優(yōu)勢，例如，在建筑物建造之前，經(jīng)常用大口徑的重型鋼管來制造下水道。現(xiàn)在，這些大口徑重型鋼管已經(jīng)被高分子聚合物材料所代替，這就是我們所說的“塑料代替鋼”和“塑料代替鐵”。高分子聚合物材料徹底改變了以往機(jī)械產(chǎn)品的笨重、高消耗等模式，然而安全性、經(jīng)濟(jì)性卻更容易實現(xiàn)。如聚氨酯彈性體。在工業(yè)上，聚氨酯彈性體的使用有助于提高產(chǎn)品的耐磨性，加入后其磨耗遠(yuǎn)低于其他材料，主要應(yīng)用于磨粒磨損的機(jī)械。聚甲醛是一種高分子材料。常用于制造各種齒輪、軸承、螺母等，可替代昂貴的有色金屬如鋅、銅、鋁，降低投資成本。

3.2 高分子材料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

在我國，大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的地膜就是采用高分子聚合物材料制作的聚合物塑料。在我國廣大的農(nóng)村地區(qū)地膜和溫室的使用已經(jīng)相當(dāng)普遍，早已成為提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要方面，這就大幅提高了高分子材料的使用量。通過膜覆蓋能夠提供給植物很多有益的幫助，比如增加農(nóng)業(yè)設(shè)施的保暖性能，提高保濕效果，防止病蟲害，促進(jìn)植物生長等多種功能，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)提供優(yōu)良的條件，為農(nóng)民增收提供基礎(chǔ)。同時，高分子材料還具有輕質(zhì)，耐腐蝕，使用方便等特點，為農(nóng)民提高生活質(zhì)量創(chuàng)造了條件。

3.3 高分子材料在電氣工業(yè)中的應(yīng)用

在電氣和電子行業(yè)中，高分子材料主要被應(yīng)用于對絕緣性、屏蔽性、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性要求很高的應(yīng)用領(lǐng)域；在信息通信行業(yè)里，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高分子材料不僅被廣泛應(yīng)用于各類終端設(shè)備，而且還被應(yīng)用在光纖、CD等產(chǎn)品中替代傳統(tǒng)的玻璃等原材料。作為電子產(chǎn)品生產(chǎn)大國，我國對高分子材料的需求日益增長。它具有質(zhì)輕、易成形、絕緣、耐腐蝕等優(yōu)點，已成為生產(chǎn)各種家用電器的最佳材料。

3.4 高分子材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，高分子材料因其生物活性高及其材料性能廣等優(yōu)點成為最早、最廣的應(yīng)用領(lǐng)域之一，而且用量還是最大的。高分子材料在目前來看，是現(xiàn)代醫(yī)療材料中的主要構(gòu)成部分。比如在人造器官上，如心臟瓣膜、人工腎、人造皮膚等都屬于高分子材料制成。再有就是在醫(yī)療器械運(yùn)用上，醫(yī)生為患者做手術(shù)縫合的縫線是由高分子材料制成，許多用于患者檢查的器械，還有一些用于婦女婦科檢查的植入器械等。另外，如藥物控釋載體跟靶向材料等用于藥物助劑的材料也都是由高分子材料制成。

4 高分子材料成型加工技術(shù)的創(chuàng)新趨勢

4.1 聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備

聚合物反應(yīng)加工技術(shù)是以現(xiàn)雙螺桿擠出機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，它可以解決其他擠出機(jī)在作為反應(yīng)器出現(xiàn)的問題。國內(nèi)反應(yīng)成型加工技術(shù)的研究開發(fā)還處于起步階段，但我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展強(qiáng)烈要求聚合物反應(yīng)成型加工技術(shù)要有大的發(fā)展。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點。該項新技術(shù)使我國聚合物反應(yīng)加工技術(shù)處于領(lǐng)先地位，并直接作用于國內(nèi)高分子化工業(yè)的發(fā)展。

4.2 以動態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備為基礎(chǔ)的新材料制備新技術(shù)

動態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備為基礎(chǔ)的新材料主要包括了信息存儲光盤盤基直接合成反應(yīng)成型技術(shù)，聚合物、無機(jī)物復(fù)合材料物理場強(qiáng)化制備新技術(shù)，熱塑性彈性體動態(tài)全硫化制備技術(shù)。

新技術(shù)的創(chuàng)新不僅節(jié)能降耗，前景廣闊，更使得工業(yè)發(fā)展不斷向前。

5 高分子材料成型加工技術(shù)的前景展望

現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各個行業(yè)都將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了轉(zhuǎn)變我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，促進(jìn)科技發(fā)展與產(chǎn)業(yè)界密切結(jié)合，我國必須找準(zhǔn)自己的特色，努力創(chuàng)新高分子材料成型加工裝備技術(shù)。國家非常注重科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化，完成產(chǎn)業(yè)化工程配套項目20多項，創(chuàng)辦了高分子合成企業(yè)，使其有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)與裝備在國內(nèi)外推廣應(yīng)用，走向市場。將技術(shù)與資本結(jié)合，引入新的管理、市場等機(jī)制，爭取在近幾年大力大市場份額，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益。

6 結(jié)束語

綜上所述，在科技日益進(jìn)步的今天，我國必須走具有中國特色的發(fā)展高分子材料成型加工技術(shù)與裝備的道路，把握技術(shù)前沿，培育自主知識產(chǎn)權(quán)。促進(jìn)科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)界的結(jié)合，加快成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的進(jìn)程，加快我國高分子材料成型加工高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是必由之路。

參考文獻(xiàn)：

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