徐會剛+李甘

摘 要：本文對我國高分子材料加工過程中的形態(tài)控制研究現(xiàn)狀進行了分析，并提出其中存在的不足與缺陷，最后圍繞未來高分子加工過程中形態(tài)控制的研究趨勢進行探討與研究，希望能夠從理論層面上推動我國高分子材料加工領(lǐng)域的進步與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高分子材料；加工；形態(tài)控制

一、引言

高分子材料的性能與大分子的化學與鏈結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)聯(lián)，且材料形態(tài)也是重要影響因素之一。聚合物氛圍結(jié)晶、取向等幾種形態(tài)，多相聚合物擇優(yōu)擴相形態(tài)。聚合物制品形態(tài)的形成源自于加工中復雜的溫度場與外力場作用。由此可見，關(guān)于加工過程中高分子材料形態(tài)控制具有重要的研究意義。

二、我國高分子材料加工中形態(tài)控制研究現(xiàn)狀

高分子材料形態(tài)與物理力學性能之間的關(guān)聯(lián)十分緊密，這也是高分子材料的重點研究課題。相較于其他材料，高分子材料具有非常復雜的形態(tài)，具體表現(xiàn)為高分子鏈的拓撲結(jié)構(gòu)、共聚構(gòu)型以及剛?cè)嵝苑浅碗s，在分子設(shè)計與結(jié)構(gòu)調(diào)整中，可以對一些合成方法加以運用；其次，在高分子長鏈結(jié)構(gòu)的影響下，其熔體的粘彈性非常突出；此外，高分子具有非常寬的弛豫時間，就是受到很小的應變作用，其產(chǎn)生的非線性行為也會非常強烈。

對于聚合物的成型過程而言，在非等溫場、不同強度的剪切與拉伸場的影響之下，就分子尺度而言，其大分子鏈會發(fā)生一系列化學反應；就納米與亞微米尺度而言，大分子會有結(jié)晶與取向現(xiàn)象發(fā)生，如此一來就會有超分子結(jié)構(gòu)的形成；而根據(jù)亞微米與微米尺度，多相聚合物會有不同相形態(tài)的形成，甚至會出現(xiàn)一些缺陷。而這些形態(tài)的影響因素非常廣泛，例如加工中的外場強弱、作用頻率、作用方式以及時間等。然而，現(xiàn)階段關(guān)于這些問題的研究雖然有所深入，但相應的理論體系尚未成熟。此外，隨著新聚合物的開發(fā)不斷深入，在高分子材料加工中涌現(xiàn)出越來越多的成型加工方法，顯然這使聚合物加工中的形態(tài)控制成為了一個長期的研究課題，對于高分子物理領(lǐng)域的發(fā)展無疑有著重要的影響。

在我國，關(guān)于新材料的研究起步以跟蹤模仿為主，在知識產(chǎn)權(quán)與創(chuàng)新理論方面有所欠缺，并且基礎(chǔ)研究與技術(shù)推廣的通暢性也有待提升。其次，相關(guān)人員并不重視傳統(tǒng)材料的升級與優(yōu)化，很多高性能材料品種對進口的依賴性依然較強。再者，材料成型與加工設(shè)備也沒有得到應有的關(guān)注，與一些發(fā)達國家相比，我國材料研究與整體發(fā)展依然存在諸多不足，顯然這與國民經(jīng)濟與設(shè)備的發(fā)展需求不相適應。

聚合物的性能取決于形態(tài)，因此，在高分子材料領(lǐng)域中，聚合物形態(tài)與性能關(guān)系的研究一直以來都受到高度重視，然而在實踐中，我們在二者之間的結(jié)合方面的研究上依然有所欠缺，具體可以從以下幾個方面得到體現(xiàn)：

第一，在剪切速率與剪切應力非常低的情況下，聚合物共混物相形態(tài)的演化研究不斷深入，然而在實踐中，一些主要聚合物成型加工的剪切速率主要在10?～104s-1范圍內(nèi)，顯而易見，相關(guān)研究成果對實際生產(chǎn)的指導作用依然有所欠缺。

第二，基于不同條件的不同特性聚合物，其共混物形態(tài)發(fā)展與演化研究依然是主要研究內(nèi)容，而形態(tài)與性能關(guān)系的研究依然有所欠缺。

第三，在加工過程中，受到部分特殊外場的作用，聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與相形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究有待深入。

截至今日，在聚合物及其復合物的成型加工中，就算成型設(shè)備與工藝條件屬于常規(guī)，在外場作用下，人們依然沒有徹底了解結(jié)構(gòu)形態(tài)受到的影響，僅僅對一些粗略的定性關(guān)系有所認識，甚至有的推斷還是錯誤的。以雙螺桿擠出過程為例，人們僅對不同螺桿原件組合下外力場作用的不同會改變溫度場，進而對產(chǎn)品產(chǎn)量、外觀與內(nèi)在性能產(chǎn)生影響這一規(guī)律有所了解。然而這一影響的具體方式卻沒有清楚的認識，業(yè)界研究人員也無法制定出定量的指導方案。在管材生產(chǎn)中，不管是落錘沖擊不達標，還是縱向收縮產(chǎn)生波動，都沒有搞清楚原因，也無法拿出改進方案，大部分情況下都是憑借經(jīng)驗進行處理。因此，現(xiàn)階段很多成型設(shè)備與工藝控制的效果是否取得理想效果，我們依然難以準確判定。

一直以來，關(guān)于生產(chǎn)實踐中的問題研究一直沒有得到基礎(chǔ)工作研究人員的關(guān)注。在成型設(shè)備與工藝技術(shù)的研究與開發(fā)中，相關(guān)規(guī)劃也缺乏系統(tǒng)性。現(xiàn)階段，我國塑料制品年產(chǎn)量超過了2200萬噸，塑料機械工業(yè)取得了迅猛發(fā)展。然而在很多企業(yè)生產(chǎn)實踐中，整個效率與質(zhì)量依然有待提升，產(chǎn)生的能耗也沒有得到有效控制。鑒于此，高分子材料成型加工將會成為未來高分子材料領(lǐng)域的研究重點，必須將側(cè)重點放在高分子材料制品的研究上來，而不是過分的關(guān)注材料這一因素，只有如此，才能夠提高高分子材料志制品質(zhì)量。

三、高分子材料加工中形態(tài)控制的研究趨勢

第一，基于常規(guī)的成型設(shè)備條件，聚合物及其復合物典型制品成型或型材生產(chǎn)在成型加工時，在設(shè)備與工藝條件改變的情況下，其形成的外場會有所差異，進而發(fā)生相應變化，例如塑化、結(jié)晶、賦型以及流動等，這些變化會改變制品形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及性能。

第二，極端的加工條件極端會改變聚合物及其復合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，例如結(jié)晶結(jié)構(gòu)、晶體大小等，在這類條件下，還需要盡可能對大尺寸高分子晶體的制備進行探究。

第三，在對新外場條件的分析、推斷以及設(shè)定之下，通過對聚合物及其復合物結(jié)構(gòu)形態(tài)與性能受到的影響研究，才能夠圍繞新的成型方法或具有特殊性能的高分子材料的制備進行探索，進而實現(xiàn)高分子材料性能的改善，并將節(jié)能性、經(jīng)濟性等方面的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

四、結(jié)束語

總而言之，在未來工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展中，高分子材料的應用具有重要意義，而高分子材料加工中的形態(tài)控制則成為發(fā)展高分子技術(shù)的關(guān)鍵。作為相關(guān)研究人員，必須結(jié)合高分子材料加工中的形態(tài)控制研究與實踐中存在的問題，采取相應的改進與優(yōu)化對策，提高高分子加工整體水平，如此才能夠從真正意義上推動我國高分子材料加工領(lǐng)域的進步。

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