塑料加工技术

目前绝大多数的塑料加工采用的是螺杆类机械对聚合物进行熔融塑化、挤出、成型而制备不同产品的加工技术。根据这个技术原理派生出的塑料加工技术有：挤出吹膜技术，挤出制异形材技术，注塑技术，气辅注塑技术，吹塑技术，发泡技术等。为了对聚合物在加工过程中进行改性，派生出反应加工技术。反应加工技术包括二个方面，一是在螺杆内对聚合物熔体进行化学反应改性，而后挤出成型。另一是将单体在螺杆内本体聚合，可以制备高粘度高分子量的聚合物，而后挤出成型；或对难熔聚合物，使其单体在螺杆内预聚，达一定粘度后，将该预聚体挤出成型，并在成型后进一步反应完全。

对一些难以熔融的含H键类聚合物的加工，（如纤维素，聚乙烯醇等）目前主要是采用选择溶剂，制成溶液，用流延工艺制膜的加工技术，但近期的研究进展表明，这类聚合物也可望实现熔融法热塑挤出加工。

对热固性树脂的加工，采取单体或预聚物和填料充分混合后注模加热，固化成产品的加工技术。而对复杂件的加工，则采取用玻璃纤维或碳纤维，芳环预先编制构件的骨架，而后注进单体或预聚物，进一步加热固化成制品的加工技术。

对一些大尺寸板材的制造，采用粉状聚合物和填料搀混后，再聚合物熔点附近热压成型的方法。

研发进展

塑料加工技术的研发进展，可以归纳为下述几个方面。

1.塑料在加工过程中熔体及制品中形态、结构的控制形成技术。同样组份的塑料，在加工过程中因为采取工艺条件的不同，可以导致最后制品中聚合物凝聚态的结构、形态迥然不同，而使得力学性能等宏观性能产生巨大差异。举例而言，如果控制加工工艺条件，使制品中聚合物形成均匀的纳米晶粒分散状态，则制品必然会具有优异的强度和韧性。

2.纳米材料的制备技术。目前制备纳米材料的方法有：①.插层法，即用单体或熔体对蒙托土插层，使蒙托土片层（其中厚度和宽度为纳米尺度）均匀分散在聚合物基体中，而后直接加工成型或造粒待用。②.共混法，选用特殊制备的具有交联结构的微相分离粒子，做为和塑料共混的纳米填充料，这种粒子粒径可为微米级，但产生相分离的交联相尺度为纳米级。另外，在共混时要注意这种填充离子应和塑料基体彼此相容。另一种可用的纳米填料是经特殊处理后，外层已被聚合物全部包复的无机纳米粒子。而市场销售的无机纳米粉（“纳米”碳酸钙，“纳米”二氧化钛等），因生产时候处理方法不足以克服纳米粒子的团聚问题，导致这种无机粒子作为填料和聚合物共混加工时，其粒径实际上已远超出纳米尺度。③.微相分离法，即，控制加工条件，利用共混体与不同组份熔点的差异，或同组分中分子量不同而产生的熔点的微弱差异，使成型后制品中形成纳米晶的微相分离结构、纳米微纤的微相分离结构等。

3.含H键聚合物的热塑加工技术。淀粉，纤维素是一类天然生长而成的高分子，可惜因其分子间H键太强，还没熔融已开始分解，不易用热塑法加工成塑料制品，但一旦加工成制品，由于这类聚合物分子间存在的强H键作用，其制品的力学强度应当很好。聚乙烯醇（PVA）是另一类含H键聚合物，它由工业合成制备，价格也相对便宜，如能作为塑料，也应大有市场。目前含H键聚合物的加工技术，正在取得重要进展，淀粉塑料，聚乙烯醇塑料将逐渐进入市场。

4.茂聚烯烃的加工技术。茂金属催化合成的茂聚乙烯，茂聚丙烯因其聚合物分子量大，分子空间结构的规整度高，分子量分布窄，而使其产品存在着重要力学性能。然而也正因为上述分子结构的特点，导致了茂聚烯烃的难加工性，反过来也影响了茂聚烯烃生产技术的发展。据说国外采用共混技术解决了茂聚烯烃的加工问题，国内曾采用振动式电磁动态塑化挤出设备将美国Phillips公司生产的茂聚乙烯吹成了薄膜，直观手感其薄膜有极大的拉伸强度和极独特的抗穿刺强度。因此，我们应重视国产茂聚烯烃的加工问题。

塑机进展

在这个领域，我们搜集到的资料不十分全面，仅了解下述几点进展情况。

1．可视化螺杆类塑料加工机械。

2．振动－剪切塑料加工机械。其原理是在螺杆产生的剪切力的基础上，又同时叠加了一个振动力或振动力场。振动力的来源可以是由电磁场振荡产生，或是由附加的步进电机产生。振动式电磁动态塑料加工机械，由华南理工大学联合产业界共同开发，已有产品推向市场。另，四川大学，湖北工学院另有其他类型的振动－剪切塑料加工试验样机自用。

3．超声波辅助加工设备。共混体系，聚氯乙烯体系等，经超声波处理后，可改进相容性，提高体系的可加工性。

4．磨盘辅助加工设备。共混体系经磨盘研磨处理后，可改进相容性，提高可加工性。

（撰稿：胡汉杰）

主要参考文献：

１．《聚合物成型原理及成型技术》，瞿金平　胡汉杰　主编，2001年出版，化工出版社