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1、 挤出成型新进展一、挤出成型新工艺随着聚合物加工的高效率和应用领域的不断扩大和延伸, 挤出成型制品的种类不断出新, 挤出成型的新工艺层出不穷, 其中主要有反应挤出工艺、固态挤出工艺、共挤出工艺、木塑复合材料挤出工艺、精密挤出工艺、气体辅助成型、微孔发泡挤出成型工艺。（1） 反应挤出工艺反应挤出工艺是20 世纪60 年代后才兴起的一种新技术, 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、
2、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。与原有的挤出成型技术相比, 它有明显的优点: 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田 。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; 未反应单体和副产品可以除去; 具有对后反应的限制能力; 可进行粘流熔融输送; 可连续制造异型制品。2 固态挤出工艺固态挤出是使聚合
3、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式操作。柱塞的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, 从而使制品的力学性能大幅度提高。固态挤出有直接固态挤出和静液压挤出两种方法川。在直接固态挤出中, 预成型的实心圆棒状物料29J 被放人料筒, 柱塞直接接触固体物料, 推动物料从口模中挤出。在静液压挤出中,挤出所需的压力由柱塞经润滑液传递至料锭, 料锭形状与口模相配合以防止润滑液漏失。由于单柱塞挤出机的料筒截面积远大于口模截面积, 因此挤压料锭通过口模时需要足够的压力, 在力的作用下固体
4、物料产生变形和分子取向。固态挤出中, 将料筒截面积与口模截面积之比定义为挤出比。在高挤出比的情况下, 基本上不产生熔融挤出中的离模膨胀现象, 因而挤出物的尺寸与口模尺寸相等。固态挤出高密度聚乙烯(HDPE )的力学性能优于熔融挤出的H PD E , 其拉伸强度与碳素钢相近呻 。固态挤出的基本过程不连续, 不能用普通的聚合物加工设备成型, 而且需要很高的压力才能实现挤出。3共挤出工艺在塑料制品生产中应用共挤出技术可使制品多样化或多功能化, 从而提高制品档次。共挤出工艺由两台以上挤出机完成, 可以增大挤出制品的截面积, 组成特殊结构和不同颜色、不同材料的复合制品, 使制品获得最佳性能。按照共挤物料
5、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。由三台挤出机共挤出聚氯乙烯(PvC) 发泡管材的生产线, 比两台挤出机共挤方式控制的挤出工艺条件更准确, 内外层和芯部发泡层的厚度尺寸更精确, 因此可以获得性能更优异的管材。随农用薄膜、包装薄膜功能发展的需要, 共挤出吹塑薄膜趋于向多台挤出机、多层化发展, 目前多层共挤出吹塑膜可达9 层。多层共挤对各种聚合物的流变性能、相粘合性能, 各挤出机之间的相互匹配有很高的要求, 机头流道的设计与制造更为关键。4 木塑挤出成型木塑复合材制品的一步法挤出成型,是指在生产木塑复合材的过程中,不经过中间造粒阶段,直接将处理过的木质纤维原
6、料、热塑性树脂(也可以是经过处的废旧塑料)及其他助剂加入到挤出机中,实现在一个或一组设备内连续完成脱挥、混合、塑化和挤出成型的过程。两步法挤出成型工艺,相对一步法挤出成型工艺操作简单,可以先混合造粒,然后再挤出木塑复合材制品。这样就可以使生产粒料过程和挤出成型过程分幵进行,具有一定的灵活性,也是现今企业最为常用的成型工艺方法。两步法成型工艺主要包括两个工艺流程:混炼造粒和挤出成型。5 微管精密挤出工艺医用塑料导管挤出整套生产线包括挤出机、熔体泵、口模、真空调校及冷却、直径控制、牵引、收卷、切割、预热系统、过程控制系统等。生产过程特点：挤出导管直径小、管壁薄、层数为 13 层、直径的允许偏差一般
7、在 5以下；线速高达每分钟 100米；生产环境按照无尘标准设计；中央控制系统可直接完成对相关参数的采集、记录及确认等。6 气体辅助成型它基于完全滑移非黏着挤出成型机理，通过气体辅助控制系统和气辅口模在熔体和模壁间形成气垫膜层，从而使模内熔体的速度场趋于均匀一致，口模出口处剪切速率趋近于零，熔体呈柱塞状挤出。气辅挤出系统由气体控制、挤出机、气辅挤出口模三部分组成，系统的关键在于气体控制和气辅挤出口模。7 微孔塑料挤出法微孔塑料的连续挤出过程可分为四步, 首先是要形成聚合物/ 气体均相体系; 微孔加工的下一步是使聚合物气体溶液处于热力学不稳定状态以形成成核微孔。这可通过控制温度或压力来降低溶液的溶
8、解度, 使聚合物气体饱和体系进入热力学不稳定状态, 成为过饱和体系来实现。此时体系内的气体需要达到低自由状态, 因而通过均相成核和异相成核, 几乎同时形成大量气核; 第三步为泡核长大; 最后, 微孔结构定型。二、塑料挤出成型技术与设备的发展趋势作为三大合成材料之一的塑料自问世以来迅猛发展。以塑代钢、以塑代有色金属、以塑代水泥等, 被广泛地应用于农业、建材、包装、机械、电子、汽车、家电、石化和国防, 以及人们的日常生活等各个领域。因此可以预测 , 在21 世纪里,塑料将是人类活动的最主要的原材料之一。由于挤出成型是塑料加工的最主要形式, 因此发展塑料挤出成型技术与设备具有重要意义。主要表现为（l
9、 ) 新型挤出混炼技术与设备的开发。目前国际上用于高分子材料共混改性的新型混炼装备机种主要有三大类: 同向平行双螺杆挤出机、往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机。其中中小型同向平行双螺杆挤出机国内已能生产, 但万吨级大型混炼挤压造粒机组全部要依靠进口。同时, 往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机是制备高填充、高附加值高聚物合金的必要装置, 目前国内对它们的研制刚刚处于样机阶段, 规格不多、品种不全, 具有广阔的发展前景。(2) 大口径管材挤出的异向平行双螺杆挤出机组、钢塑复合管挤出机组和大型双壁波纹管挤出成型机组及特种塑料管材专用挤出机组的开发研究。(3) 复合挤出成型技术和设备的开发研究
10、。最近, 多层共挤的超宽土工膜、包装用拉伸拉幅平膜、建筑用复合瓦楞板、芯层发泡板材和管材的市场需求量很大, 与此相关的成型技术和装备的开发研究必须引起足够的重视。(4 )CA D/ CA 公CA M 技术在塑料工业中的应用研究。应用CA D/ CA 公CAM 技术可使塑料机械的设计从费时、费钱的经验设计一试车修改的模式提高到准确、快速高精度的现代化水平, 从而提高塑料机械制造业的竞争力。(5 )在线检测及自动控制技术应用。发达国家注塑机的数字、智能控制和比例或伺服系统技术已成熟, 挤出机组可以实现全线联机控制, 并与在线检测装置相连, 根据采集和储存的信号实现反馈控制, 保证了工艺条件的稳定, 提高了产品的精度。此外电器元件的可靠性研究也不容忽视, 国产设备故障率高的一个重要原因是电控制系统的可靠性太差。可以预料, 未来挤出成型技术的发展方向是: 减少劳动力和材料消耗, 主要体现在尽量缩短更换产品的时间, 尽可能在生产过程中更换及自动更换; 通过增加设备的塑化能力, 加大齿轮扭矩, 进一步加大螺杆长径比来提高生产效率;突破冷却限制, 提高生产效率; 在挤出生产线控制系统中不断应用感测技术、控制技术和人工智能技术, 使制品的质量和生产的稳定性得到进一步提高。
