高分子材料成型工艺技术发展概述

涂家祎

（郑州大学材料科学与工程学院 河南 郑州 450001）

高分子材料成型工艺技术发展概述

涂家祎

（郑州大学材料科学与工程学院 河南 郑州 450001）

随着工业化技术的发展和人民生活水平的提高，人们对塑料产品种类和质量的需求也越来越高。高分子材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，因此从应用角度来讲，以对高分子材料赋予形状为主要目的成型加工技术有着重要的意义。高分子材料的主要成型方法有挤出成型、注射成型、吹塑成型、压延成型等。

高分子材料；成型加工

1 挤出成型

挤出成型主要是利用螺杆旋转加压方式，连续地将塑化好的成型物料从挤出机的机筒中挤入机头，熔融物料通过机头口模成型为与口模形状相仿的型坯，用牵引装置将成型制品连续地从模具中拉出，同时进行冷却定型，制得所需形状的制品。挤出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等过程。要获得外观和内在质量均优良的型材制品，是与原材料配方、挤出设备水平、机头模具设计与加工精度、型材断面结构设计及挤出成型工艺条件等分不开的。挤出成型工艺参数的控制包括成型温度、挤出机工作压力、螺杆转速、挤出速度、牵引速度、排气、加料速度及冷却定型等。挤出工艺条件又随挤出机的结构、塑料品种、制品类型、产品的质量要求等的不同而改变。

1.1 共挤出技术

共挤出技术是用两台或者两台以上单螺杆挤出机或双螺杆挤出机将两种或多种聚合物同时挤出并在一个机头中成型多层板式或片状结构等的一步法加工过程。共挤出技术避免了传统的高代价且复杂的多步层压或涂层工艺，可容易地成型为具有特殊性能的薄层或超薄层，使之具有着色、遮蔽紫外线、提供阻隔性、控制薄膜表面特性等，也可方便地将各种添加剂如抗结块剂、抗滑移剂和抗静电剂等加入到需要的任何一层。按照共挤物料的特性，可将共挤出技术分为软硬共挤、芯部发泡共挤、废料共挤、双色共挤等。共挤出技术可以在一个工序内完成多层复合制品的挤出成型，绝大多数共挤出复合制品不需要基材和粘合剂，具有生产成本低、工艺简单、能耗低、生产效率高、制品种类多等特点，特别适合于生产复合薄膜、板材、管材等复合制品，是目前多层复合制品最有发展前景的复合成型技术之一，可供共挤出的物料不仅有聚合物，还可以是金属、无机材料等。

共挤出技术是当代广泛应用的先进的聚合物加工方法，共挤出技术已广泛应用于复合管材、复合薄膜、板材、异型材、光纤、电线、电缆等复合制品的生产，随着共挤出技术的发展，其应用领域会进一步拓宽。多层共挤复合机头是研究和开发的热点，也是共挤复合研究的难点。开发高效、节能的多层结构单机共挤出设备是共挤出设备的发展趋势。

1.2 成型技术

挤胀成型技术是一种塑性成型方法，主要适用于加工细口制件或一些较复杂的中空制品，这些制品通常是采用旋转模塑、注塑或吹塑方法成型的。其基本过程是：预成型的管坯在组合外力的作用下沿径向外扩张，通过塑性变形形成与模具型腔相一致的制品。挤胀成型的基本工艺过程为：将管坯放入模具并在管坯内填入胀形介质；对管坯及其内部的胀形介质施加挤压力，使管坯材料在一定的应力状态下变形并流向其径向的模腔自由空间；管坯在胀形介质产生的内压作用下不断变形，得到与模腔形状相同的制件；外力撤消后，胀形介质恢复原状或散开，从制品内部取出。

挤胀成型技术出现于20世纪40年代的金属成型加工领域，虽然没有在塑料加工领域获得广泛的应用，但与常规的塑料成型技术相比，这种方法具有以下特点：成型设备结构相对简单，成型模具的结构简洁；被加工材料不产生相变而且成型过程通常都是在较低温度下进行，能耗低；控制系统比较简单，工艺控制十分灵活，通过控制挤胀行程，利用同一副模具有可能得到不同尺寸的制品；能充分利用挤出制型坯的高生产率和低成本；在生产批量较小的情况下能大幅度降低生产成本。

1.3 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。该工艺的最大特点是将聚合物的改性、合成与聚合物加工这些传统工艺中分开的操作联合起来。

反应挤出成型技术是可以实现高附加值、低成本的新技术，已经引起世界化学和聚合物材料科学与工程界的广泛关注，在工业方面发展很快。与原有的成型挤出技术相比，有明显的优点：节约加工中的能耗；避免了重复加热；降低了原料成本；在反应挤出阶段，可在生产线上及时调整单体、原料的物性，以保证最终制品的质量。

2 注射成型技术

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。由于它具有应用面广、成型周期短、花色品种多、制件尺寸稳定、产品效率高、模具服役条件好、塑料尺寸精密度高、生产操作容易、实现机械化和自动化等诸方面的优点。因此，在整个塑料制件生产行业中，注射成型占有非常重要的地位。目前，除了少数几种塑料品种外，几乎所有的塑料(即全部热塑性塑料和部分热固性塑料)都可以采用注塑成型。

注射成型技术的发展主流一般以多种方式的组合为基础，具有如下技术特征：(1)以组合不同材料为特征的注射成型方法，如镶嵌成型、夹心成型、多材质复合成型、多色复合成型等；(2)以组合惰性气体为特征的注射成型方法，如气体辅助注射成型、微孔泡沫塑料注射成型等；(3)以组成化学反应过程为特征的注射成型方法，如反应注射成型、注射涂装成型等；(4)以组合压缩或压制过程为特征的注射成型方法．如注射压缩成型、注射压制成型、表面贴合成型等；(5)以组合混合混配为特征的注射成型方法，如直接(混配)注射成型等；(6)以组合取向或延伸过程为特征的注射成型方法，如磁场成型、注拉吹成型、剪切场控制取向成型、推拉成型、层间正交成型等；(7)以组合模具移动或加热等过程为特征的注射成型方法，如自切浇口成型、模具滑合成型、热流道模具成型等。

结语

近年来，塑料加工成型的技术取得了显著的进步，其发展总趋势是不断满足高分子制品向高度集成化、高度精密化、高产量等方面发展的要求，实现对制品材料的聚集态、相形态、组织形态等方面的控制，或实现对制品进行异质材料的复合，最大程度地发挥聚合物的特性，达到制品高性能的目的。深入研究塑料成型加工技术与装备，克服制品中的缺陷，对科技进步与人们高标准的生活要求有重要意义。

[1]高峰．塑料成型加工实用技术讲座(第七讲)塑料异型材的挤出成型[J]．工程塑料应用，2003，31(9)：58-62．

[2]贾明印．共挤出技术在聚合物成型加工中的应用及其设备的最新进展[J]．工程塑料应用，2006，34(1)：66-69．

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1007-6344（2016）07-0302-01