随着科技进步及时代发展,高分子材料的应用领域正在不断拓宽,在产品性能方面也面临着更多新要求。创新发挥聚合物加工制造中的高效、节能优势,是行业发展的重要趋势,并将有力推动“中国制造2025”的科学发展。因此,高分子材料加工的节能技术将成为重要研究方向。这是记者从8月3日~4日在哈尔滨召开的第十一届(ABC)中日先进高分子材料研讨会上了解到的信息。
中国合成树脂供销协会秘书长郑垲表示,高分子材料加工涉及两个过程,加热过程和注塑成型过程。加热过程使高分子材料原料变成液体以后注塑到模具里,全过程需要能量,其能量费用在高分子材料加工成本中占相当大比重。而现在需要一些新方法、新理论,使加工过程最佳化,使其既能保证材料质量,又能降低能源消耗,也能通过特殊的设计达到最终期望的效果。因此提高高分子材料加工过程的节能水平就落脚在成型装备及技术的创新。
世界塑料工程师学会(SPE)注射模塑成型专业委员会主席、北京化工大学教授、长江学者杨卫民介绍了部分先进的高分子材料加工方法与创新应用。这些技术可显著地提升高分子材料加工的节能水平。
第一,纳米叠层共挤加工中的节能技术。基于熔体微积分思想,杨卫民团队提出了一种用于制备维纳层叠功能复合材料的模内层叠取向共挤出/共注射新技术,发明独立知识产权的层叠器,通过高分子材料熔体在层叠器中发生分割-90°扭转—汇流来实现层叠复合就能得到几十层甚至上千层的挤出或注射制品,相比于美国Dow化学公司的层倍增器流道设计更加平滑,压力损失更小,从而达到节能目的。
第二,轮胎制造中的节能技术。橡胶属于有机高分子化合物,是重要的工业原料。当前轮胎企业正逐步向安全化、节能化、智能化的现代工厂转变。硫化作为轮胎制造中的关键步骤,其耗能占到80%以上。现有的硫化工序大多采用蒸汽加热和电辅助加热,大量的热能浪费在管路循环中。而新型电磁加热豉式硫化机的使用可使轮胎的性能提高,单胎节能可达40%,轮胎动平衡、均匀性提高30%.第三,微注射成型机的节能技术。微注射成型机是指具有成型微型制品能力的注射成型机。微型高分子制品在航空航天、通讯电子、生命科学等诸多前沿领域具有广阔的应用前景,成为国内外高分子材料成型加工领域的重要研究方向。利用常规的注射成型机生产微型制品需要有很大的流道,流道部分通常占成型物件的90%,物料浪费严重,同时能源消耗巨大。对于有些高达60美元/千克的特殊材料制成的医疗用微型零件,利用常规的注射成型机成型所产生的流道是一项重要的成本因素。另外,大的流道还会增加冷却时间,使生产效率降低,制品成本升高。而通过一种微分泵来实现高分子熔体分流、输送、增压和计量条件下将一股高分子熔体均匀地分流为多股微细化的熔体,可简便地应用于普通注塑机上,实现普通注塑机高效成型精密微型制品。
参会代表普遍认为,聚合物制造相比于金属制造与无机非金属制造的优势就在于更高效、更节能、更环保。要充分发挥高分子材料加工的高效、节能、环保的优势,必须加快成型装备及技术的创新。