聚合物的精密挤出成型技术的开发必要二

2007/8/10 15:04:24

精密挤出成型技术在塑料管材生产中的应用据有关部门预测，2005年我国塑料管材的产量将达到120万吨，其中建筑内给排水管材、室外给水管材、埋地排水管材、电工套管的用量占塑料管材的60%以上。目前，上述建筑用塑料管材中的绝大部分都是采用国产管材生产设备来生产。图4是塑料管材精密挤出系统的示意图，其特点是在普通管材挤出机组的基础上增加了失重式计量料斗、熔体泵、管材壁厚在线测量仪等装置，同时采用统计过程控制系统（SPC系统）取代传统的仪表控制系统或PLC控制系统。现代精密挤出生产线的主机和牵引机还采用伺服电动机取代直流电机和变频调速电机，以实现真正的数字化控制。精密挤出成型技术的应用前景挤出成型理论的发展使得人们能够根据制品成型的要求，精密设计挤出成型工艺和挤出成型设备。以实现稳定挤出为目的的新型挤出装备的创新、现代机械加工技术水平的不断提高、先进控制技术的采用，为精密挤出技术的发展提供了极大的发展空间。而精密制品成型、功能性制品成型、反应挤出制品成型的要求，以及双向拉伸、功能梯度材料、微发泡制品成型工艺的要求，是精密挤出技术发展的强大动力。精密挤出技术的发展，将对塑料加工业产生巨大的影响，应用前景十分广阔。 ◆ 精密挤出成型将成为高附加值加工产业：在人们的概念中，挤出成型是高效、低附加值的塑料加工方法，但精密挤出成型技术的开发和应用将改变这一状态，在一些精密制品的成型加工中，可以带来高附加值，甚至能够起到点石成金的作用。以医用塑料导管为例，国外一些公司已经能够生产透析管、人工血管、介入疗法用支架等精密制品，这些制品的售价一般是其原材料价值的数百倍以上，有的超过一万倍。精密挤出装备是生产精密挤出制品的必备条件，开发精密挤出成型装备将为塑料机械厂家带来巨大的商机和丰厚的利润。目前精密挤出成型装备的价值是通用挤出成型装备售价的5～10倍以上，我国精密挤出成型装备还处在起步阶段，发展空间很大。 ◆ 用于精密反应挤出成型和功能梯度高分子材料的加工：现代反应挤出机除了塑化功能外，还具备化学反应器的功能，物料在挤出机中可以完成本体聚合、化学接枝、键间共聚物的获取、偶联/交联、可控降解、功能化和官能团的改性、高分子合金的制备、纳米/高聚物复合材料的制备等。反应挤出过程需要严格控制反应温度、压力、物料停留时间及其分布等过程参数，以及反应物料与外界的热量传递等，而普通挤出机往往是不能胜任的。精密挤出成型机可以实现对挤出过程参数的精密控制，满足不同反应体系的要求。自从1957年发现聚合物单晶，以及提出分子链折叠理论以来，聚合物的形态与微观结构引起人们的极大关注。伴随着X射线衍射、电子显微镜、小角中子散射、新表面探针、原子力显微镜等先进测试技术的应用，人们对聚合物的结构-形态-性能之间的认识不断深化。人们已经能够通过挤出成型过程剪切方向和强度的控制(或拉伸场的控制)，制备出单轴或双轴取向结构的自增强材料；通过冷却工艺的控制，以及剪切、拉伸和振动场的诱导，获得不同的结晶结构。通过成型加工过程的控制，获得聚集态结构按一定规律变化的功能梯度材料，实现力学、光学、电学等性能梯度分布的要求。上述聚集态结构控制技术，均要求对挤出成型过程进行精密控制，可以预期精密挤出成型技术将在功能梯度材料制备方面发挥重要的作用。（文/北京化工大学吴大鸣）

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