合肥学院
Hefei University
高分子成型加工论文
学号： 1203012024
姓名：安绵伟
专业：粉体材料科学与工程
系别：化工系
摘要：高分子复合材料的制备和加工方法繁多，不同的材料有不同的加工方
法，同一种材料也可能对应好几种方法。

本文主要讨论了塑料成型加工技术的现状，介绍了挤出成型加工工艺原理与技术特点，综述了高分子材料成型加工技术的新进展。

关键词：塑料，挤出，成型
1 前言
随着工业化技术的发展和人民生活水平的提高，人们对塑料产品种类和质量的需求也越来越高。

高分子材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，因此从应用角度来讲，以对高分子材料赋予形状为主要目的成型加工技术有着重要的意义。

高分子材料的主要成型方法有挤出成型、注射成型、吹塑成型、压延成型等，本文主要介绍了挤出成型加工技术的最新进展。

2 挤出成型
挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。

是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。

该工艺主要用于热塑性塑料制品的成型。

挤出工艺流程如图1所示[1]。

图1热固性塑料模压成型工艺流程
挤出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等过程。

要获得外观和内在质量均优良的型材制品，是与原材料配方、挤出设备水平、机头模具设计与加工精度、型材断面结构设计及挤出成型工艺条件等分不开的。

挤出成型工艺参数的控制包括成型温度、挤出机工作压力、螺杆转速、挤出速度、牵引速度、排气、加料速度及冷却定型等。

挤出工艺条件又随挤出机的结构、塑料品种、制品类型、产品的质量要求等的不同而改变[2]。

2.1 共挤出技术
共挤出技术是用两台或者两台以上单螺杆挤出机或双螺杆挤出机将两种或
多种聚合物同时挤出并在一个机头中成型多层板式或片状结构等的一步法加工过程。

共挤出技术避免了传统的高代价且复杂的多步层压或涂层工艺，可容易地成型为具有特殊性能的薄层或超薄层，使之具有着色、遮蔽紫外线、提供阻隔性、控制薄膜表面特性等，也可方便地将各种添加剂如抗结块剂、抗滑移剂和抗静电剂等加入到需要的任何一层。

按照共挤物料的特性，可将共挤出技术分为软硬共挤、芯部发泡共挤、废料共挤、双色共挤等。

共挤出技术可以在一个工序内完成多层复合制品的挤出成型，绝大多数共挤出复合制品不需要基材和粘合剂，具有生产成本低、工艺简单、能耗低、生产效率高、制品种类多等特点，特别适合于生产复合薄膜、板材、管材等复合制品，是目前多层复合制品最有发展前景的复合成型技术之一，可供共挤出的物料不仅有聚合物，还可以是金属、无机材料等。

共挤出技术是当代广泛应用的先进的聚合物加工方法，共挤出技术已广泛应用于复合管材、复合薄膜、板材、异型材、光纤、电线、电缆等复合制品的生产，随着共挤出技术的发展，其应用领域会进一步拓宽。

多层共挤复合机头是研究和开发的热点，也是共挤复合研究的难点。

开发高效、节能的多层结构单机共挤出设备是共挤出设备的发展趋势[3]。

2.2 挤出注射组合技术
挤出和注射成型组合的直接成型技术可将聚合物粉料与磁粉、无机颜料、玻璃纤维等通过双螺杆挤出机混合后直接注塑成型。

其突出优点是可以更加灵活地调节复合物的配方。

省去了造粒、包装、干燥等工序，大幅度地降低了设备费用和减少了生产时间、从而降低了成品的成本。

Krauss Mallei公司推出了型号KMl000-6100IMC的这种组合设备，一个特殊的注射装置与双螺杆挤出机相结合代替了传统的塑化单元，计量器将连续操作的挤出机和间歇操作的成型装置连接在一起。

Husky公司也推出了与阳模相连的Operion Werner & Pfleiderer 40 m 双螺杆的挤出注射组合机。

该技术适用于多种材料的成型，即可为单个的聚合物，如ABS 、AS、EV A 、PA、PC、PE、PET 、PBT 、POM、PP、PS、PMMA、LCP等；也可为复合材料，如聚合物与玻璃纤维(GF) 、CaCO3、云母、滑石粉、硅石、颜料、Fe2O3的混合物；还可为聚合物合金。

如ABS 、AS、PS、PVC 、SAN合金；PA/HDPE、PBT 、PET合金及PC/ABS、PET 、PBT 合金等。

2.3 挤胀成型技术
挤胀成型技术是一种塑性成型方法，主要适用于加工细口制件或一些较复杂的中空制品，这些制品通常是采用旋转模塑、注塑或吹塑方法成型的。

其基本过程是：预成型的管坯在组合外力的作用下沿径向外扩张，通过塑性变形形成与模具型腔相一致的制品。

挤胀成型的基本工艺过程为：将管坯放入模具并在管坯内填入胀形介质；对管坯及其内部的胀形介质施加挤压力，使管坯材料在一定的应力状态下变形并流向其径向的模腔自由空间；管坯在胀形介质产生的内压作用下不断变形，得到与模腔形状相同的制件；外力撤消后，胀形介质恢复原状或散开，从制品内部取出[4]。

挤胀成型技术出现于20世纪40年代的金属成型加工领域，虽然没有在塑料加工领域获得广泛的应用，但与常规的塑料成型技术相比，这种方法具有以下特点：成型设备结构相对简单，成型模具的结构简洁；被加工材料不产生相变而且
成型过程通常都是在较低温度下进行，能耗低；控制系统比较简单，工艺控制十分灵活，通过控制挤胀行程，利用同一副模具有可能得到不同尺寸的制品；能充分利用挤出制型坯的高生产率和低成本；在生产批量较小的情况下能大幅度降低生产成本。

2.4 反应挤出工艺
反应挤出工艺是连续地将单体聚合并对现有聚合物进行改性的一种方法，因可以使聚合物性能多样化、功能化且生产连续、工艺操作简单和经济适用而普遍受到重视。

该工艺的最大特点是将聚合物的改性、合成与聚合物加工这些传统工艺中分开的操作联合起来。

反应挤出成型技术是可以实现高附加值、低成本的新技术，已经引起世界化学和聚合物材料科学与工程界的广泛关注，在工业方面发展很快。

与原有的成型挤出技术相比，有明显的优点：节约加工中的能耗；避免了重复加热；降低了原料成本；在反应挤出阶段，可在生产线上及时调整单体、原料的物性，以保证最终制品的质量。

反应挤出机是反应挤出的主要设备，一般有较长的长径比、多个加料口和特殊的螺杆结构。

它的特点是熔融进料预处理容易；混合分散性和分布性优异；温度控制稳定；可控制整个停留时间分布；可连续加工；未反应的单体和副产品可以除去；具有对后反应的控制能力；可进行粘流熔融输送；可连续制造异型制品。

2.5 固态挤出工艺
固态挤出有直接固态挤出和静液压挤出两种方法，是指使聚合物在低于熔点的条件下被挤出口模。

固态挤出一般使用单柱塞挤出机，柱塞式挤出机为间歇性操作。

柱塞得移动产生正向位移和非常高的压力，挤出时口模内的聚合物发生很大的变形，使得分子严重取向，其效果远大于熔融加工，从而使得制品的力学性能大大提高。

3 结语
近年来，塑料加工成型的技术取得了显著的进步。

高分子复合材料的制备和加工方法繁多，不同的材料有不同的加工方法，同一种材料也可能对应好几种方法。

应根据实际情况进行斟酌和选择，在降低生产成本的同时获得优质产品，以达到最佳性价比。

此外还应看到，高分子复合材料性能好，应用范围越来越广，但是还存在着一些缺点：如耐高温性能、耐老化性能及材料强度一致性等。

其发展总趋势是不断满足高分子制品向高度集成化、高度精密化、高产量等方面发展的要求，实现对制品材料的聚集态、相形态、组织形态等方面的控制，或实现对制品进行异质材料的复合，最大程度地发挥聚合物的特性，达到制品高性能的目的。

深入研究塑料成型加工技术与装备，克服制品中的缺陷，对科技进步与人们高标准的生活要求有重要意义。

参考文献
[1]周祖. 福复合材料学[M]. 武汉: 武汉工业大学出版社, 2002.
[2]高峰. 塑料成型加工实用技术讲座( 第七讲) 塑料异型材的挤出成型[J]. 工程塑料应用,
2003, 31(9): 58-62.
[3]贾明印. 共挤出技术在聚合物成型加工中的应用及其设备的最新进展[J]. 工程塑料应
用, 2006, 34(1): 66-69.
何亚东. 一种新的塑料加工技术-塑料挤胀成型方法[J]. 塑料, 2003, 32(3), 20-25。