高分子材料成型加工
061410219 姚雨辰
“材料成型方法”是主要研究机器零件的常用材料和材料成形方法，即从选择材料到毛坯或零件成形的过程。材料是科学与工业技术发展的基础。先进的材料已成为当代文明的主要支柱之一。人类文明的发展史，是一部学习利用材料、制造材料、创新材料的历史。一百万年前，人类开始用石头做工具，标志着人类进入旧石器时代。大约一万年以前，人类知道对石头进行加工，使之成为精致的器皿或工具，从而标志着人类进入新石器时代。5000年前的青铜、3000年前的铁以及后来钢等金属材料使人类农业繁荣并逐步走向工业时代，把人类带进了现代物质文明。当随着有机化学的发展，目前各种有机合成材料几乎渗透到人类日常生活的各个领域。材料成型技术一般包括铸造成形、锻压成形、焊接成形和非金属材料成形等工艺技术。而高分子材料成型加工则属于非金属材料成型加工。高分子材料是当代新材料的后起之秀，但其发展速度与应用范围超过了传统的金属材料和无机材料，已成为工业、农业、国防、科技和日常生活等领域不可缺少的重要材料。它是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。而高分子材料成型加工则是将高分子材料转变为所需形状和性质的实用材料或制品的工程技术，是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料的重要手段。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。品种繁多的高分子金属材料是未来高科技的基石、先进工业生产的支柱和人类文明发展的基础。 随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。高分子材料制品的性能受到多方面因素制约。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。今后高分子材料的发展趋势很重要的一个方面是高性能化。高性能化主要是提高耐高温，耐磨性，耐腐蚀性，耐老化及高的机械强度等方面，而从成型方法来说，通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构可以提高性能。
高分子材料成型加工有可挤压性，可模塑性，可延性。可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力，材料处于黏流态才可挤压变形， 挤压性质与聚合物的流变性、流动速率密切有关。可模塑性是材料在温度和压力作用下形变和在模具中模塑成型的能力，可模塑性主要取决于材料的流变性、热性质和其它物理力学性质;对热固性聚合物还与聚合物的化学反应性能有关。模塑条件影响聚合物的可模塑性，且对制品的性能有影响。聚合物的热性能、模具的结构尺寸影响聚合物的模塑性。.可延性表示无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力，利用聚合物的可延性，可通过压延或拉伸工艺生产薄膜、片材和纤维可延性取决于材料产生塑性形变的能力和应变硬化作用。
如今高分子材料成型加工的新工艺新方法介绍以下三种
（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t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。
而介绍的这三种方法，都是以动态反应加工为基础的。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。
我们的日常生活中虽然高分子材料对起了很大的作用，但是高分子材料也给我们带来了不小的污染，因此要求我们研究高分子材料绿色化。高分子材料的绿色化主要有以下几个方向：（1）开发原子经济的聚合反应；（2）选用无毒无害的原料；（3）利用可再生资源合成高分子材料；（4）高分子材料的再循环利用。要求高分子材料生产绿色化，高分子材料成型加工也需要向清洁生产方向发展，其主要的意义在于： ①高效利用原材料，对环境清洁；②以最小的环境代价和能源消耗来获取最大的经济效益； ③符合持续发展和生态平衡。“无废弃物成形加工技术”（Waste-free Process），即加工过程中不产生废弃物，或产生的废弃物能被整个制造过程中作为原料而利用，并在下一个流程中不再产生废弃物。由于无废物加工减少了废料、污染和能量的消耗，成为今后推广的重要绿色制造技术。
我国虽然在高分子材料的开发和利用方面起步比较晚，然而目前看来进步的速度也是越来越快，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。我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工的道路，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。
高分子材料已经为我国的经济建设做了重要的贡献，它已经真正渗入到我们的生活中了，然而，只有材料，不通过加工，材料始终不能成为成品，不能受益于人们的生活。因此，加强对新材料的开发，以提高生活的质量，让高分子材料成长得更加全面，更好地为人类服务，这离不开千千万万材料人的共同奋斗，我们大学生更应该从现在做起，充实自己，将来做一名优秀的材料人。
高分子材料成型加工
061410219 姚雨辰
“材料成型方法”是主要研究机器零件的常用材料和材料成形方法，即从选择材料到毛坯或零件成形的过程。材料是科学与工业技术发展的基础。先进的材料已成为当代文明的主要支柱之一。人类文明的发展史，是一部学习利用材料、制造材料、创新材料的历史。一百万年前，人类开始用石头做工具，标志着人类进入旧石器时代。大约一万年以前，人类知道对石头进行加工，使之成为精致的器皿或工具，从而标志着人类进入新石器时代。5000年前的青铜、3000年前的铁以及后来钢等金属材料使人类农业繁荣并逐步走向工业时代，把人类带进了现代物质文明。当随着有机化学的发展，目前各种有机合成材料几乎渗透到人类日常生活的各个领域。材料成型技术一般包括铸造成形、锻压成形、焊接成形和非金属材料成形等工艺技术。而高分子材料成型加工则属于非金属材料成型加工。高分子材料是当代新材料的后起之秀，但其发展速度与应用范围超过了传统的金属材料和无机材料，已成为工业、农业、国防、科技和日常生活等领域不可缺少的重要材料。它是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。而高分子材料成型加工则是将高分子材料转变为所需形状和性质的实用材料或制品的工程技术，是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料的重要手段。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。品种繁多的高分子金属材料是未来高科技的基石、先进工业生产的支柱和人类文明发展的基础。 随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。高分子材料制品的性能受到多方面因素制约。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。今后高分子材料的发展趋势很重要的一个方面是高性能化。高性能化主要是提高耐高温，耐磨性，耐腐蚀性，耐老化及高的机械强度等方面，而从成型方法来说，通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构可以提高性能。
高分子材料成型加工有可挤压性，可模塑性，可延性。可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力，材料处于黏流态才可挤压变形， 挤压性质与聚合物的流变性、流动速率密切有关。可模塑性是材料在温度和压力作用下形变和在模具中模塑成型的能力，可模塑性主要取决于材料的流变性、热性质和其它物理力学性质;对热固性聚合物还与聚合物的化学反应性能有关。模塑条件影响聚合物的可模塑性，且对制品的性能有影响。聚合物的热性能、模具的结构尺寸影响聚合物的模塑性。.可延性表示无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力，利用聚合物的可延性，可通过压延或拉伸工艺生产薄膜、片材和纤维可延性取决于材料产生塑性形变的能力和应变硬化作用。
如今高分子材料成型加工的新工艺新方法介绍以下三种
（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t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。
而介绍的这三种方法，都是以动态反应加工为基础的。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。
我们的日常生活中虽然高分子材料对起了很大的作用，但是高分子材料也给我们带来了不小的污染，因此要求我们研究高分子材料绿色化。高分子材料的绿色化主要有以下几个方向：（1）开发原子经济的聚合反应；（2）选用无毒无害的原料；（3）利用可再生资源合成高分子材料；（4）高分子材料的再循环利用。要求高分子材料生产绿色化，高分子材料成型加工也需要向清洁生产方向发展，其主要的意义在于： ①高效利用原材料，对环境清洁；②以最小的环境代价和能源消耗来获取最大的经济效益； ③符合持续发展和生态平衡。“无废弃物成形加工技术”（Waste-free Process），即加工过程中不产生废弃物，或产生的废弃物能被整个制造过程中作为原料而利用，并在下一个流程中不再产生废弃物。由于无废物加工减少了废料、污染和能量的消耗，成为今后推广的重要绿色制造技术。
我国虽然在高分子材料的开发和利用方面起步比较晚，然而目前看来进步的速度也是越来越快，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。我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工的道路，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。
高分子材料已经为我国的经济建设做了重要的贡献，它已经真正渗入到我们的生活中了，然而，只有材料，不通过加工，材料始终不能成为成品，不能受益于人们的生活。因此，加强对新材料的开发，以提高生活的质量，让高分子材料成长得更加全面，更好地为人类服务，这离不开千千万万材料人的共同奋斗，我们大学生更应该从现在做起，充实自己，将来做一名优秀的材料人。