高分子先进成型加工方法

1、高分子材料先进成型加工高分子材料先进成型加工 及趋势及趋势 姓名：沈华艳 班级：2013级硕士5班 导师：罗远芳 发展现状发展现状 发展趋势及对策发展趋势及对策 先进技术先进技术 高分子材料高分子材料 成型加工成型加工 发展现状发展现状 主要成型加主要成型加 工方法工方法 吹塑吹塑 压延压延 挤出挤出 注塑注塑 发展现状发展现状 密封困难密封困难 传热、传质、混炼、化传热、传质、混炼、化 学反应等过程难以控制学反应等过程难以控制 中间环节多中间环节多 噪音大噪音大 设备投资费用大设备投资费用大 能耗高能耗高 尚存的尚存的 不足不足 发展趋势及对策发展趋势及对策 低能耗、全回收、零排放低能耗、全

2、回收、零排放 小尺寸、小尺寸、 薄壁、轻质薄壁、轻质. 主要目主要目 标标 成型加成型加 工方面工方面 制品方制品方 面面 高生产率、高性能、低成本和快捷交货高生产率、高性能、低成本和快捷交货 发展趋势及对策发展趋势及对策 研发各种混合研发各种混合 加工技术；加工技术；如超 临界流体辅助微 孔发泡技术、流 体辅助注塑技术、 双螺杆挤出机化 学反应与改性技 术等。 主要对策 研发复杂制品的成研发复杂制品的成 型尤其是注塑和吹型尤其是注塑和吹 塑技术塑技术；以适应汽 车等工业所提出的 愈来愈多的要求。 研发全电动注塑研发全电动注塑 机和吹塑机；机和吹塑机；以 降低能耗。 研发各种在线检研发各种在线

3、检 测、监测和控制测、监测和控制 技术技术 先进技术先进技术 聚合物动态反应加工技术及设备聚合物动态反应加工技术及设备 设备 设备：设备： BERSTART公司开发的作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机；新设备具 有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控适应性好、可靠性高等优 点 设备 技术创新：技术创新： 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 设备 理论突破：理论突破：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、动量和能

4、量传递及平衡问题 先进技术先进技术 超临界流体辅助微孔发泡技术超临界流体辅助微孔发泡技术 定义：定义：微孔发泡塑料通常是指泡孔尺寸为 0 . 1 1 0 m、泡孔密度为 1 109 1015 个 / cm3的发泡塑料；其设计思路是制造一种泡孔直径比聚合物 中所有已存在的微隙都要小的泡沫材料。 Fig.1 普通发泡和微孔发泡的泡孔形态 先进技术先进技术 超临界流体辅助微孔发泡技术超临界流体辅助微孔发泡技术 研究结果表明：研究结果表明： 微孔发泡塑料的某些力学性能要优于普通发泡材料和不发泡材料。例如微孔塑料 的冲击强度可比发泡前的提高 5 倍以上，刚度 / 质量比可提高 5 7 倍； 制备微孔发泡

5、塑料的主要方法：制备微孔发泡塑料的主要方法：超饱和气体法 原理：原理：使聚合物在高压（63 0 MP a）下被惰性气体（CO2 或者或者N2 ）所饱和， 形成聚合物 / 气体均相体系，再通过控制压力或温度，降低气体在聚合物中的溶 解度，产生超饱和状态，使聚合物发泡。 先进技术先进技术 超临界流体辅助微孔发泡技术超临界流体辅助微孔发泡技术 分类：分类：微孔发泡挤出技术和微孔发泡注塑技术（两者在原理及步骤较为 相似，下面只介绍微孔发泡挤出成型） Fig.2 微孔发泡片材连续挤出机械示意图 SCF:超临界流体 先进技术先进技术 流体辅助注塑技术流体辅助注塑技术 1.气体辅助注塑（气体辅助注塑（GAI

6、M） GAIM与普通注塑的区别：与普通注塑的区别：多一个气体注入阶段，由气体推动塑料熔体充满模具 型腔 Fig.3 GAIM中气体注入方法 GAIM优点优点： 具有节省原料、减小合模力、缩短冷却 时间、防止制品缩痕、减少制品内应力、减少或消除 制品翘曲、提高制品表面性能、提高生产效率、降低 生产成本等优点。 先进技术先进技术 流体辅助注塑技术流体辅助注塑技术 2.水辅助注塑（水辅助注塑（WAIT） WAIT:是一种新型的成型中空或者部分中空制品的技术。这种技术是在 G A I M的基 础上发展起来的。 Fig.4 WAIT技术成型的全塑料手推车 WAIT的优点有的优点有： 成型较大直径的制品

7、减少制品冷却时间，缩短周期 W A I T 能够成型壁厚更薄和更均匀的中空制品， 使制品的设计和制造更为灵活，更加节省原料 水便宜，用水代替氮气可降低成本 先进技术先进技术 流体辅助注塑技术流体辅助注塑技术 2.水辅助注塑（水辅助注塑（WAIT） 应用：应用：W A I T 可以应用于中空弯曲件、杆件、截面厚薄不同的复杂件、 较大薄壁件的成型 Fig.5 WAIT成型的各种汽车配件Fig.6 WAIT成型的双层汽车导管 先进技术先进技术 全电动注塑机和吹塑机全电动注塑机和吹塑机 定义：定义：全电动注塑机指的是其注射装置的各个机构（注射、计量、射台、移动） 以及合模装置的各个机构（开模、合模、制品顶出） 等所有运动轴均分别由独 立的伺服电动机驱动，通常再利用滚珠丝杠和齿形带等进一步把旋转运动转化为 直线运动。 Fig.7 全电动注塑机和液压式注塑机的结构比较 优点：优点：精密度高、速度快、注射性能稳定、设 定的工艺条件的重复精度高、 能耗低（耗电量 约为液压注塑机的 1 / 3 1 / 4 ）、耗水少 （可比液压注塑机节水达 9 0 % 以上）、 成 型周期短（约为液压注塑机的 1 / 3 ）等 先进技术先进技术 全电动注塑机和吹塑机全电动注塑机和吹塑机 Table.1 NPE上展出