跟材料學(xué)有關(guān)的論文
跟材料學(xué)有關(guān)的論文
材料學(xué)作為戰(zhàn)略性領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科,在國防建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施、軍用民用等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用價值。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的跟材料學(xué)有關(guān)的論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
跟材料學(xué)有關(guān)的論文篇1
淺析導(dǎo)電高分子材料及其應(yīng)用
摘要：自從1977年來，導(dǎo)電高分子材料的研究受到了普遍的重視和發(fā)展。介紹了導(dǎo)電高分子材料的分類、導(dǎo)電機制、在各領(lǐng)域中的應(yīng)用及研究進展。
關(guān)鍵詞：高分子材料;導(dǎo)電機理;導(dǎo)電塑料;用途
20世紀70年代，白川英樹、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后來又經(jīng)摻雜發(fā)現(xiàn)了可導(dǎo)電的高聚物，這就是導(dǎo)電高分子材料。導(dǎo)電高分子材料的發(fā)現(xiàn)，改變了人們對傳統(tǒng)塑料、橡膠等高分子材料是電、熱的不良導(dǎo)體的觀念，經(jīng)過40多年的發(fā)展，導(dǎo)電高分子材料也從最初的聚乙炔發(fā)展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等數(shù)十種高分子材料，成為金屬材料和無機導(dǎo)電材料的優(yōu)良替代品。而今這種導(dǎo)電高分子材料已廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、航空航天工業(yè)之中，并對新型生物材料和新能源材料的開發(fā)產(chǎn)生巨大的影響。
1 高分子材料的分類及導(dǎo)電機理
導(dǎo)電高分子材料通常是指一類具有導(dǎo)電功能(包括半導(dǎo)電性、金屬導(dǎo)電性和超導(dǎo)電性)、電導(dǎo)率在10-6 S/cm以上的聚合物材料。這類高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜，以及電導(dǎo)率可在絕緣體-半導(dǎo)體-金屬態(tài)(10-9到105 S/cm)的范圍里變化。這種特性是目前其他材料所無法比擬的。按照材料結(jié)構(gòu)和制備方法的不同可把導(dǎo)電高分子材料分為結(jié)構(gòu)型(或本征型)導(dǎo)電高分子材料和復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料兩大類。
1.1 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料
結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料是指高分子本身或少量摻雜后具有導(dǎo)電性質(zhì)的高分子材料，一般是由電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過適當電子受體或供體進行摻雜后制得的。結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料具有易成型、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)易變和半導(dǎo)體特性。最早發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)型高分子聚合物是用碘摻雜后形成的聚乙炔。這種摻雜后的聚乙炔的電導(dǎo)率高達105 S/cm。后來人們又相繼開發(fā)出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等導(dǎo)電高分子材料。這些材料摻雜后電導(dǎo)率可達到半導(dǎo)體甚至金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電水平。
1.1.1 聚乙炔
純凈聚乙炔摻進施主雜質(zhì)(堿金屬(Li、Na、K)等)或受主雜質(zhì)(鹵素、AsF5、PF5等)后才能導(dǎo)電。與半導(dǎo)體不同的是，摻雜聚乙炔導(dǎo)電載流子是孤子。
聚乙炔中孤子是怎樣形成的呢?反式聚乙炔結(jié)構(gòu)有兩種形式，互為鏡像，如圖1所示：
A相和B相能量相等，都是基態(tài)。如果原來整個反式聚乙炔處于A相，通過激發(fā)可以變?yōu)锽相，中間出現(xiàn)的過渡區(qū)域，稱為正疇壁，反之稱為反疇壁。正疇壁稱為孤子，反疇壁稱為反孤子[1]。激發(fā)過程中所提供的能量只分布在正、反疇壁中，疇壁以外的部分能量不變。孤子態(tài)是由導(dǎo)帶和價帶各提供1/2個能級構(gòu)成的，因此電荷Q=0，當用施主或受主雜質(zhì)進行摻雜形成荷電孤子后，Q=±e。反式聚乙炔摻雜后，施主雜質(zhì)向碳鏈提供電子，被激發(fā)形成的孤子帶有負電，如果是受主雜質(zhì)，將從碳鏈中吸取電子，使孤子帶有正電。這樣孤子就成為反式聚乙炔中的導(dǎo)電載流子。
聚乙炔是目前世界上室溫下電導(dǎo)率最高的一種非金屬材料，它比金屬質(zhì)量輕、延展性好，可用作太陽能電池、電磁開關(guān)、抗靜電油漆、輕質(zhì)電線、紐扣電池和高級電子器件等。
1.1.2 聚對苯撐
聚對苯撐(PPP)有如圖2 所示兩種結(jié)構(gòu)形式：
其中(a)式穩(wěn)定，而(b)不穩(wěn)定，很難單獨存在，當FeCl3與PPP摻雜時發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移使PPP分子鏈成為正離子，而FeCl3以FeCl4-負離子的形式加到分子鏈上，同時FeCl3被還原成FeCl2[2]，即：
2FeCl3+e→FeCl4-+FeCl2
因此，摻雜過程實際上是一個氧化還原過程或電荷轉(zhuǎn)移過程。如果摻雜劑為受體分子，電荷轉(zhuǎn)移使高分子鏈成為正離子，摻雜劑為負離子，如果摻雜劑為給體時，則相反。聚對苯撐(PPP)的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性優(yōu)良，有多種合成方法，常溫下為粉末，難以加工成型。電化學(xué)聚合可得到薄膜狀產(chǎn)品，但電化學(xué)聚合的產(chǎn)物聚合度小、電氣特性和機械性能低，可采用可溶性預(yù)聚體轉(zhuǎn)換工藝提高其聚合度。
1.1.3 聚噻吩
噻吩的分子結(jié)構(gòu)如圖3所示，環(huán)上有兩類C原子，因此在發(fā)生聚合反應(yīng)時會有3種連接結(jié)構(gòu)，其中α-α連接時，噻吩環(huán)之間的扭轉(zhuǎn)角度最低，當其與一些復(fù)合材料發(fā)生摻雜時會通過π-π鍵共軛作用結(jié)合在一起，形成一個個相對獨立的導(dǎo)電單元，這些導(dǎo)電單元相對純的聚噻吩而言，具有更高的電導(dǎo)率[3]。
1.1.4 聚吡咯
聚吡咯(PPy)是少數(shù)穩(wěn)定的導(dǎo)電高聚物之一，但純PPy只有經(jīng)過合適摻雜劑摻雜后才能表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性。聚吡咯常用的摻雜劑有金屬鹽類如FeCl3，鹵素I2、Br2，質(zhì)子酸如H2SO4等。不同種類的摻雜劑對PPy摻雜及形成高導(dǎo)電性的機理不同，但大部分具有氧化性的摻雜劑，其摻雜過程可以用電荷轉(zhuǎn)移機理來解釋。按此機理摻雜時，聚合物鏈給出電子，摻雜劑被還原成摻雜劑離子，然后此離子與聚合物鏈形成復(fù)合物以保持電中性。以FeCl3為氧化劑制備聚吡咯，通過電荷轉(zhuǎn)移形成復(fù)合物，反應(yīng)按下式進行[4]：
1.1.5 聚苯胺
與其他導(dǎo)電高聚物一樣，聚苯胺(PAN)是共軛高分子，在高分子主鏈上交替重復(fù)單雙鏈結(jié)構(gòu)，具有的價電子云分布在分子內(nèi)，相互作用形成能帶等。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖4 所示。
聚苯胺可以看作是苯二胺與醌二亞胺的共聚物，x的值用于表征聚苯胺的氧化還原程度，不同的x值對應(yīng)于不同的結(jié)構(gòu)、組分及電導(dǎo)率。完全還原型(x=1)和完全氧化型(x=0)都為絕緣體，在0
聚苯胺(PAN)的研究后來居上，它與熱塑性塑料摻混具有良好的導(dǎo)電性，與其他導(dǎo)電高聚物相比，具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，易制成柔軟、堅韌的膜，且價廉易得等優(yōu)點。在日用商品及高科技方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
1.2 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料
復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是以高分子聚合物作基體，加入相當數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)組合而成的，兼有高分子材料的加工性和金屬導(dǎo)電性。既具有導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及電磁屏蔽性，又具有基體高聚物的熱塑性、柔韌性以及成型性，因而具有加工性好、工藝簡單、耐腐蝕、電阻率可調(diào)范圍大、價格低等很多優(yōu)良的特點，已被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)以及其他各種工程應(yīng)用中。復(fù)合型導(dǎo)電塑料是經(jīng)物理改性后具有導(dǎo)電性的塑料，一般是將導(dǎo)電性物質(zhì)如碳黑、金屬粉末、金屬粒子、金屬絲和碳纖維等摻混于樹脂中制成。在技術(shù)上比結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料成熟，不少品種已商業(yè)化生產(chǎn)。
目前，關(guān)于復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機理有宏觀滲流理論，即導(dǎo)電通路學(xué)說、微觀量子力學(xué)隧道效應(yīng)理論和微觀量子力學(xué)場致發(fā)射效應(yīng)等三種理論[6]。
(1)滲流理論：這一理論認為，當復(fù)合體系中導(dǎo)電填料用量增加到某一臨界用量時，體系電阻率急劇下降，體系電阻率-導(dǎo)電填料用量曲線出現(xiàn)一個狹小的突變區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)導(dǎo)電填料的任何微小變化都會導(dǎo)致電阻率顯著變化，這種現(xiàn)象稱為滲濾現(xiàn)象，導(dǎo)電填料的臨界用量通常稱為滲濾閾值。
(2)隧道效應(yīng)理論：該理論認為復(fù)合體系在導(dǎo)電填料用量較低時，導(dǎo)電粒子間距較大，混合物微觀結(jié)構(gòu)中尚未形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通道，此時仍不具有導(dǎo)電現(xiàn)象。這是因為此時高分子材料的導(dǎo)電性是由熱振動電子在導(dǎo)電粒子之間的遷移造成的。隧道效應(yīng)現(xiàn)象幾乎僅僅發(fā)生在距離很接近的導(dǎo)電粒子之間，間隙過大的導(dǎo)電粒子之間沒有電流傳導(dǎo)行為。
(3)場致發(fā)射效應(yīng)理論：該理論認為，當復(fù)合體系中導(dǎo)電填料用量較低，導(dǎo)電粒子間距較大、導(dǎo)電粒子內(nèi)部電場很強時，電子將有很大幾率飛躍樹脂界面勢壘躍遷到相鄰電子離子上，產(chǎn)生場致發(fā)射電流，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
1.2.1 炭黑添加型導(dǎo)電高分子材料
炭黑不僅價格低廉、導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定，而且可以大幅度調(diào)整復(fù)合材料的體積電阻率。因此，由炭黑填充制成的復(fù)合導(dǎo)電高分子材料是目前用途最廣、用量最大的一種導(dǎo)電材料。復(fù)合材料導(dǎo)電性與填充炭黑的填充量、種類、粒度、結(jié)構(gòu)及空隙率有關(guān)，一般來說粒度越小，孔隙越多，結(jié)構(gòu)度越高，導(dǎo)電性就越強。
1.2.2 金屬添加型導(dǎo)電聚合物
這類導(dǎo)電塑料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，比傳統(tǒng)的金屬材料重量輕、易成型、生產(chǎn)效率高、成本低，進入20世紀80年代后，在電子計算機外殼、罩、承插件、傳輸帶等方面得到應(yīng)用，成為最年輕、最有發(fā)展前途的新型導(dǎo)電和電磁屏蔽材料。常見的金屬類導(dǎo)電填充劑有金、銀、銅、鎳等細粉末。
2 導(dǎo)電高分子材料的廣泛應(yīng)用
2.1 在電子元器件開發(fā)中的應(yīng)用
2.1.1 用于防靜電和電磁屏蔽方面
導(dǎo)電高聚物最先應(yīng)用是從防靜電開始的。將特定比例的十二烷基苯磺酸和對甲苯磺酸混合酸摻雜的PANI與聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂(ABS)共混擠出，制備了雜多酸摻雜PANI/ABS復(fù)合材料，通過現(xiàn)場聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一層導(dǎo)電PANI，表面電阻可控制在106~109 Ω[7]。通過對復(fù)合材料EMI屏蔽的研究，發(fā)現(xiàn)在101 GHz下，復(fù)合材料的屏蔽效能隨其中PANI含量的增大而增大。摻雜能提高PANI的屏蔽效能。
2.1.2 導(dǎo)電高分子材料在芯片開發(fā)上的運用
在各種帶有微芯片的卡片以及條碼讀取設(shè)備上，高分子聚合物逐漸取代硅材料。塑料芯片的價格僅為硅芯片的1 %~10 %，并且由于其具有可溶性的特性而更易于加工處理[8]。目前國際上已經(jīng)研制出集成了幾百個電子元器件的塑料芯片，采用這種導(dǎo)電塑料制造的新款芯片可以大大縮小計算機的體積，提高計算機的運算速度。
2.1.3 顯示材料中的導(dǎo)電高分子材料
有機發(fā)光二極管是由一層或多層半導(dǎo)體有機膜，加上兩頭電極封裝而成。在發(fā)光二極管的兩端加上3伏~5伏電壓，負極上的電子向有機膜移動，相反，與有機膜相連的正極上的電子向負極移動，這樣產(chǎn)生了相反運動方向的正負電荷載體，兩對電荷載體相遇，形成了“電子-空穴對”，并以發(fā)光的形式將能量釋放[9]。由于它發(fā)光強度高、色彩亮麗，光線角幾乎達到180度，可用于制造新一代的薄壁顯示器，應(yīng)用在手機、掌上電腦等低壓電器上，也應(yīng)用于金融信息顯示上，使圖像生動形象，并可圖文通顯。利用電致變色機理，還可用于制造電致變色顯示器、自動調(diào)光窗玻璃等。
2.2 在塑料薄膜太陽能電池開發(fā)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的硅太陽能電池不僅價格昂貴，而且生產(chǎn)過程中消耗大量能源，因此成本昂貴，無法成為替代礦物燃料的能源，而塑料薄膜電池最大的特點就是生產(chǎn)成本低、耗能少。一旦技術(shù)成熟，可以在流水線上批量生產(chǎn)，使用范圍也很廣。制造塑料薄膜太陽能電池需要具有半導(dǎo)體性能的塑料。奧地利科學(xué)家用聚苯乙烯和碳摻雜形成富勒式結(jié)構(gòu)的材料，再將它們加工成極薄的膜，然后在膜層上下兩面蒸發(fā)涂上銦錫氧化物或鋁作為電極。由于聚苯乙烯受到光照時會釋放出電子，而富勒式結(jié)構(gòu)則會吸收電子，如果將燈泡接在這兩個電極上，電子開始流動就會使燈泡發(fā)光[10]。
2.3 在生物材料開發(fā)中的應(yīng)用
在生命科學(xué)領(lǐng)域，導(dǎo)電高分子材料可制成智能材料，用于醫(yī)療和機器人制造方面。由于導(dǎo)電有機聚合物在微電流刺激下可以收縮或擴張，因而具備將電能轉(zhuǎn)化為機械能的潛力，這類導(dǎo)電聚合物組成的裝置在較小電流刺激下同樣表現(xiàn)出明顯的彎曲或伸張/收縮能力。為了把聚合物變成伸屈的手指活動，加上了含PPY的三層復(fù)合膜[PPY/緣塑料膜/PPY]，其中一層PPY供給正電荷，另一層PPY供給負電荷。機器人手指工作：提供正電荷的一側(cè)凹陷進去，即體積收縮;提供負電荷的一側(cè)就鼓脹起來，體積膨脹，引起手指彎曲[11]。用改進的PAN和碳纖維合并起來作為纖維束驅(qū)動器，用它制造手指關(guān)節(jié)鏈(見圖5)其中關(guān)節(jié)的動作是借助于激光發(fā)動和纖維反抗成對的推拉控制，是由改變pH來激發(fā)動作的，并有激發(fā)纖維和反抗纖維的數(shù)量來控制位置[12]。
最新研究表明，DNA也可以具有導(dǎo)電性，因此，把導(dǎo)電塑料與生命科學(xué)結(jié)合起來，可以制造出人造肌肉和人造神經(jīng)，以促進DNA的生長或修飾DNA，這將是導(dǎo)電塑料在應(yīng)用上最重要的一個趨勢。
2.4 在新型航空材料開發(fā)中的應(yīng)用
航空制造所用復(fù)合材料是一種聚合體樹脂制成的矩陣結(jié)構(gòu)，由耐熱性能良好的增強型碳素纖維層或者玻璃纖維層膠合而成，再利用熔爐打造成所需要的形狀，以適應(yīng)不同零件所承受的壓力。另外，像聚苯胺、聚吡咯可用于電磁屏蔽，涂有其聚合纖維的飛機，能吸收雷達信號，使飛機隱身，還可排除雷擊的危險。在導(dǎo)彈外面裹上一層這類聚合物，不僅可防止產(chǎn)生靜電，還可減輕導(dǎo)彈的重量[13]。
3 導(dǎo)電高分子材料的研究進展
20世紀70年代以來，電子、電氣、通訊產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，推動了導(dǎo)電材料的快速發(fā)展。隨著導(dǎo)電材料使用環(huán)境的變化，對導(dǎo)電材料的發(fā)展也提出了新的要求?？傮w來說，導(dǎo)電高分子材料的發(fā)展主要圍繞以下幾個方面：
(1)開展分子水平上的研究和應(yīng)用，開發(fā)新品種導(dǎo)電材料，尤其是高導(dǎo)電性導(dǎo)電聚合物、高強度導(dǎo)電高分子材料、可溶性導(dǎo)電高分子材料和分子導(dǎo)電材料，以便能夠制成“分子導(dǎo)線”、“分子電路”和“分子器件”。
(2)研究設(shè)計和合成結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定的、具有高熒光量子效率和高電荷載流子遷移率的共軛聚合物，制備出結(jié)構(gòu)有序的導(dǎo)電聚合物薄膜材料[14]。
(3)導(dǎo)電材料多功能化。除具有導(dǎo)電性能外，還應(yīng)具有優(yōu)良的阻燃性、阻隔性、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等性能，并在加大導(dǎo)電填料用量以提高導(dǎo)電性能的前提下，如何保持或增強復(fù)合材料的成型加工性能、力學(xué)性能和其他性能。
導(dǎo)電高分子材料的這些發(fā)展趨向預(yù)示著一個新的塑料電子學(xué)時代即將到來。
參考文獻：
[1]包詠.聚乙炔導(dǎo)電性介紹[J].大學(xué)化學(xué)，2003，18(5).
[2]韋瑋，張曉輝.聚對苯撐摻雜和導(dǎo)電性能研究[J].功能高分子學(xué)報，1998，(6).
[3]王紅敏，梁旦.聚噻吩/多壁碳納米管復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電理論的研究[J].化學(xué)學(xué)報，2008，(20).
[4]周媛媛，李松等.導(dǎo)電高分子材料聚吡咯的研究進展[J].化學(xué)推進劑與高分子材料，2008，6(1).
[5]聶玉靜，程正載.聚苯胺的合成及改性研究現(xiàn)狀[J].化工新型材料，2010，38(3)：19.
[6]孫業(yè)斌，張新民.填充型導(dǎo)電高分子材料的研究進展[J].特種橡膠制品，2009，30(3)：73~75.
[7]張柏宇，蘇小明等.聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料研究進展及其應(yīng)用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2004，22(6).
[9]李俊玲.神通廣大的導(dǎo)電塑料[J].百科知識，2005，(6)：14~15.
[10]應(yīng)仕杰.應(yīng)用潛力極大的導(dǎo)電塑料[J].廣東塑料，2005，(12)：9.
[11]李新貴，張瑞銳等.導(dǎo)電聚合物人工肌肉[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報，2004，22(1)：130~131.
[12]王錦成， 李龍等.高分子材料的智能性及其應(yīng)用合成技術(shù)及應(yīng)用[J].合成技術(shù)及應(yīng)用，2004，16(4).
[13]王敏.導(dǎo)電塑料的應(yīng)用前景[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2002，9(2).
[14]李永舫. 導(dǎo)電聚合[J]. 化學(xué)進展，2002，(3).
跟材料學(xué)有關(guān)的論文篇2
淺析高分子材料成型加工技術(shù)
摘要：隨著經(jīng)濟和科技的飛速發(fā)展，人民生活水平不斷的提高。人們對塑料制成品的需求越來越高，尤其是在塑料制成品的種類和質(zhì)量上。而隨著一種高分子材料成型加工技術(shù)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展，高分子材料也倍受人們關(guān)注，其在一定程度上促進了我國國防，航空等相關(guān)領(lǐng)域工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。從應(yīng)用角度來說高分子材料成型加工技術(shù)的使用價值是通過制造成各種制品來實現(xiàn)的，因其在材料形狀上的特殊功能，使得其對成型加工技術(shù)有著重要的意義。
關(guān)鍵詞：高分子材料;成型加工
0 前言
隨著工業(yè)化技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對塑料產(chǎn)品種類和質(zhì)量的需求也越來越高。高分子材料是通過制造成各種制品來實現(xiàn)其使用價值的，因此從應(yīng)用角度來講，以對高分子材料賦予形狀為主要目的成型加工技術(shù)有著重要的意義。高分子材料的主要成型方法有擠出成型、注射成型、吹塑成型、壓延成型等，文章綜述了高分子材料成型加工技術(shù)的最新進展。
1 高分子材料成型加工技術(shù)發(fā)展概況
近年來，高分子合成工業(yè)取得了很大的進展。如，造粒用擠出機的結(jié)構(gòu)有了很大的改進，產(chǎn)量有了極大的提高。合成工業(yè)的新近避震使得易于控制樹脂的分子結(jié)構(gòu)，加速采用大規(guī)模進行低成本的生產(chǎn)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能、高速、美觀、環(huán)保、乘坐舒適及安全可靠等要求對汽車越來越重要，汽車規(guī)模的不斷擴大和性能的提高帶動了零部件及相關(guān)材料工業(yè)的發(fā)展。為降低整車成本及其自身增加汽車的有效載荷，提高塑料類材料在汽車中的使用量便成為關(guān)鍵。目前，高分子材料加工的主要目標是高生產(chǎn)率、高性能、低成本和快捷交貨。制品方面向小尺寸、薄壁、輕質(zhì)方向發(fā)展;成型加工方面，從大規(guī)模向較短研發(fā)周期的多品種轉(zhuǎn)變，并向低能耗、全回收、零排放等方向發(fā)展。
2 高分子材料的主要成型方法
高分子材料的主要成型方法有擠出成型，吹塑成型，注射成型等。下面逐一敘述：
2.1擠出成型
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的機筒中擠入機頭，熔融物料通過機頭口模成型為與口模形狀相仿的型坯，用牽引裝置將成型制品連續(xù)地從模具中拉出，同時進行冷卻定型，制得所需形狀的制品。擠出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等過程。要獲得外觀和內(nèi)在質(zhì)量均優(yōu)良的型材制品，是與原材料配方、擠出設(shè)備水平、機頭模具設(shè)計與加工精度、型材斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計及擠出成型工藝條件等分不開的。擠出成型工藝參數(shù)的控制包括成型溫度、擠出機工作壓力、螺桿轉(zhuǎn)速、擠出速度、牽引速度、排氣、加料速度及冷卻定型等。擠出工藝條件又隨擠出機的結(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。
2..2吹塑成型技術(shù)
吹塑，這里主要指中空吹塑是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空制品的方法，是第三種最常用的塑料加工方法，同時也是發(fā)展較快的一種塑料成型方法。吹塑用的模具只有陰模(凹模)，與注塑成型相比，設(shè)備造價較低，適應(yīng)性較強，可成型性能好(如低應(yīng)力)、可成型性能好(如低應(yīng)力)，可成型具有復(fù)雜起伏曲線(形狀)的制品。吹塑成型加工的三種主要方法是：擠出吹塑成型，注塑吹塑成型和拉伸吹塑成型。
2.3注塑成型技術(shù)
注射成型技術(shù)是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復(fù)雜的塑料制件。由于它具有應(yīng)用面廣、成型周期短、花色品種多、制件尺寸穩(wěn)定、產(chǎn)品效率高、模具服役條件好、塑料尺寸精密度高、生產(chǎn)操作容易、實現(xiàn)機械化和自動化等諸方面的優(yōu)點。因此，在整個塑料制件生產(chǎn)行業(yè)中，注射成型占有非常重要的地位。目前，除了少數(shù)幾種塑料品種外，幾乎所有的塑料(即全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料)都可以采用注塑成型。
3 現(xiàn)今高分子材料成里加工技術(shù)的創(chuàng)斷研究
3.1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)雙螺桿擠出機為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。國外的Berstart公司已開發(fā)出作為連續(xù)反應(yīng)和混煉的十螺桿擠出機，可以解決其它擠出機作為反應(yīng)器所存在的問題。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)濟發(fā)展強烈要求聚合物反應(yīng)成型加工技術(shù)要有大的發(fā)展。指交換法聚碳酸醋連續(xù)化生產(chǎn)和尼龍生產(chǎn)中的比較關(guān)鍵的技術(shù)是縮聚反應(yīng)器的反應(yīng)擠出設(shè)備，我國每年還有數(shù)以千萬噸計的改性聚合物及其合金材料的生產(chǎn)。關(guān)鍵技術(shù)也是反應(yīng)擠出技術(shù)及設(shè)備。
3.2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)
(1)信息存儲光盤直接合成反應(yīng)成型技術(shù)。
此技術(shù)克服傳統(tǒng)方式的中間環(huán)節(jié)多、周期長、能耗大、儲運過程易受污染、成型前處理復(fù)雜等問題，將光盤級PC樹脂生產(chǎn)、中間儲運和光盤盤基成型三個過程整合為一體，結(jié)合動態(tài)連續(xù)反應(yīng)成型技術(shù)，研究酷交換連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)，研制開發(fā)精密光盤注射成型裝備，達到節(jié)能降耗、有效控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
(2)熱塑性彈性體動態(tài)全硫化制備技術(shù)。
此技術(shù)將振動力場引入混煉擠出全過程，控制硫化反直進程，實現(xiàn)混煉過程中橡膠相動態(tài)全硫化。解決共混加工過程共混物相態(tài)反轉(zhuǎn)問題。研制開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的熱塑性彈性體動態(tài)硫化技術(shù)與設(shè)備，提高我國TPV技術(shù)水平。
4 高分子材料成型加工技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國防、航空航天、電子電氣工程、醫(yī)藥、紡織、日用化工等高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω叻肿硬牧蠎?yīng)用方面的要求越來越高，高分子合成材料的開發(fā)研制已成為人們關(guān)注的熱點，它的發(fā)展成果將帶動有機化工、交通運輸、日用化工、電氣電子工業(yè)等相關(guān)工業(yè)和行業(yè)的發(fā)展。高分子材料在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天、國防中甚至在人們的日常生活中占有重要的地位。
高分子材料不但改變了人們對傳統(tǒng)材料的觀念更給人們的生活帶來了便利因此，人們把二十世紀中期高分子材料出現(xiàn)的時代稱為人類開始進入高分子時代。近年來全世界各種高分子材料加工技術(shù)的高聚物的生產(chǎn)總量接近鋼的生產(chǎn)規(guī)模已超過6400多萬噸。如果按體積計算的話它已遠遠超過金屬的總產(chǎn)量，究其原因主要還是高分子材料的比重小。百年的歷史經(jīng)驗再次證明了，要使有價值的想法變成現(xiàn)實，只有類似于高分子材料技術(shù)的新的技術(shù)的出現(xiàn)，才能改變傳統(tǒng)想法。
5結(jié)語
為了跟上國際化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的步伐，我國把“聚合過程工程”與“聚合物產(chǎn)品工程”定為高分子材料成型技術(shù)的研究方向。秉著實事求是的原則并結(jié)合我國國情要求我們要借鑒國外先進研究成果在打破國外的技術(shù)壟斷和封鎖的基礎(chǔ)上創(chuàng)新，實現(xiàn)有跟蹤向跨越的轉(zhuǎn)變;增強自主知識產(chǎn)權(quán)意識，把握最新前沿科技。走出一條發(fā)展高分子材料成型加工技術(shù)具有中國特色的道路。促進科學(xué)研究成果與實踐的結(jié)合，加快創(chuàng)新技術(shù)轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力的步伐，從而進一步我國高分子材料成型加工高新技術(shù)的創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
[1] 楊帆.淺析高分子材料成型加工技術(shù)[J].應(yīng)用科學(xué)，2008，66.
[2] 黃貴禹.高分子材料成型技術(shù)[J].塑料工業(yè)，2011，97.
[3] 高峰.塑料成型加工實用技術(shù)講座(第七講)塑料異型材的擠出成型[J].工程塑料應(yīng)用，2003，31(9)：58-62.
猜你喜歡：
4.材料方面論文