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高分子材料反应加工遇到的问题

时间:2015-10-08 来源:未知 作者:小韩 本文字数:2056字

  合成高分子材料的制造与加工在我国的工业产业体系中占据着重要的地位。目前高分子产业的重点使进行高分子材料制备和加工科学技术的基础技术研究,这是我国高分子行业能够得到独立自主发展的重要基础,高分子加工产业作为近年来发展较为迅速的产业,因其学科交叉的特点成为了目前产业研究发展的趋势,做好高分子材料反应加工的研究,就必须在高分子材料、高分子物理、高分子化学以及工程热物理等学科都取得一定的进展。

  1 反应加工在高分子材料中的应用简析

  1.1 新技术和传统技术的差异

  传统的高分子材料加工的合成与成型需要较长的工序而且工艺之间没有什么直接的联系,一般的聚合反应基本需要数个小时的时间,而且对于反应环境的要求也比较苛刻,在聚合反应的基本反应结束后还需要进行分离提纯以及挥发等工序,从整体来看耗费时间与能源都比较多,而且不符合当前可持续发展以及环境保护的理念,同时也不利于成本的有效控制。再合成工序完成后需要加工工艺,其对成本的要求也比较高。

  而高分子材料的反应加工将高分子材料的加工和制备合成为一体化的工序,把传统的加工设备加上反应器的功能,从而实现两种并无直接关系的工艺合二为一,在挤出机的机头处安装适当的口模就可以使得相应的制品直接产出,高分子材料的反应加工技术的加工周期很短,一般只有十几分钟,同时工序也比较简单,资源在加工的过程中也得到了节约,对于环境的污染也比较小,是高分子材料加工制造产业日后发展的必然方向。

  1.2 高分子材料反应加工的理论基础

  高分子材料的反应加工是一门跨学科的技术,举例来说,在反应过程中的化学方面的内容属于高分子化学领域的研究方向,在能量的传递以及物料输送平衡方面属于化学工程领域的内容,反应产物的形态结构处理以及加工工艺和性能之间的关系属于高分子物理学方面的内容等。所以高分子材料的加工涉及到了高分子化学、化学工程、高分子物理、工程热物理、过程控制、橡塑机械等多个学科的交叉研究。

  目前的高分子材料反应和加工一般分为反应注射成形和反应挤出两个反应类型,目前我国研究的重点是在反应挤出这方面。高分子材料反应加工的反应挤出一般也分为两个类型,一是把一种或者是多种的聚合物引入螺杆挤出机,然后在挤出机的适当部位添加反应助剂、反应单体以及催化剂,从而在连续挤出的过程中实现聚合物共聚或者单体均聚或者聚合物见的接枝、偶联等,从而使得新的聚合物形成。二是将催化剂、反应助剂以及反应单体直接加入螺杆挤出机,较为直接地发生反应,生成新的聚合物。

  2 高分子材料反应加工遇到的问题

  2.1 高分子材料反应加工的化学反应动力学

  在高分子材料反应加工中的化学反应主要有自由基引发的聚合、正负离子引发的聚合、加聚和缩聚等,由于高分子材料反应加工的反应时间比较短,所以要对高分子材料反应加工的反应动力学以及反应机理有一定的了解,弄清反应的特点和规律才能保障反应加工的正常运行,对出现的各种问题才能进行及时的处理。

  2.2 高分子材料加工的原料加工传质与传热问题

  高分子材料的加工是把传统加工方式中的几个操作单元合为一体,所以要注重物料的运输和平衡,以及能量传递中的平衡问题,因为高分子材料的反应一般情况下为放热反应,在传统的反应过程中,放热反应是通过溶剂和缓慢反应来进行反应的,但是在聚合反应的加工工序中,物料的温度一般情况下会在极短的时间内上升到一个比较高的温度,所以要将对于的热量进行及时的处理,以免造成原料的碳化或者是降解,关于它的研究要从工程热物理学和化学工程的两个方面出发。

  2.3 高分子材料反应加工的产物结构以及性能关系

  高分子材料的各项性能都和它的化学结构密切相关,而化学结构又是能够被高分子材料的加工工艺所左右的,所以反应加工中一个重要的研究方向就是研究反应加工过程中形态结构的形成以及它的演变规律,掌握这个演变规律对于高分子材料的产出质量控制有着很大的关系。

  2.4 高分子材料反应加工的化学流变问题

  高分子材料加工中的流变学是研究物体流动和变形的科学,也是是高分子材料工业成型加工成制备的理论基础。当然伴随化学反应的高分子材料的流变性质有其自身的规律以及特点。在研究反应加工过程中,化学流变学问题就会为反应加工过程的正常进行和反应产物加工成制品提供重要的理论基础,所以也要加强在这方面的研究。

  3 结语

  高分子材料反应加工是新兴的加工工艺,新型加工工艺虽然会有极大的优势,但是在应用方面仍旧不可避免地会出现一些问题,工作人员和技术人员在认识到这个问题之后要针对在技术应用中出现的问题对症下药进行解决,高分子材料反应加工是学科交叉类型的技术,所以要注重不同学科领域之间的技术研究与合作,以实现更好的技术更新换代,使得高分子材料产业进一步增强。

  参考文献:

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  [2] 刘力 . 稀土 / 高分子复合材料的研究进展 [J]. 功能材料信息 ,2013,Z1:26-34.
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