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高分子材料加工新技术精选(九篇)

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高分子材料加工新技术

第1篇:高分子材料加工新技术范文

【关键词】高分子材料;成型加工技术;创新

现代社会中,科学技术成为了推动经济发展,促进社会进步的重要力量,也正是由于科技是第一生产力的这一理念,各个国家的科技都达到了前所未有的发展速度。高分子技术应运而生,随着人类对高分子技术的深入了解,在应用过程中遇到的很多问题有待探讨,本文中就高分子材料成型加工技术的发展与创新进行了深入的讨论,也希望能够为我国的高分子技术贡献一份力量。

一、简述高分子材料成型加工术的发展历程

在对一项科学技术进行深入探讨之前,很有必要对其的产生、发展到应用的过程有所了解。由于新型高分子材料的发现较早,但是由于观念上的落后以及设备上的落后,导致高分子材料从发现到大规模的应用于工业流程中所耗费的时间较为漫长。近年来,随着关于高分子技术的一系列难题攻破,到更多、更加优良的高分子材料被发现,高分子技术开始进入飞速发展的时代。20世纪90年代塑料的平均增长率有了很大的提升,随之而来的塑料产量也有很大幅度的提升。不管是在塑料的产量上有了大幅度的提升,在塑料的种类上,材质上,应用范围上都有了很大的优化与发展。举个例子来说,之前制造一批汽车可能需要三百吨钢铁,而现在可能只需要三百吨的塑料就能达到相同的效果,甚至更好的效果。在钢材日益减少的现在,这些高分子材料的发明给了人类在发展道路上无限种可能。在汽车行业中,由传统纯钢铁制造的汽车可能已经无法满足现代人类的需要了,而对于高分子材料制造而成的汽车,不仅在强度上不输于钢铁,在造价,环保方面更是胜于钢铁一筹。而在其他方面也会有很多改变,规模上要更小一些,周期要相对更短一些,能量的消耗要更低一些,回收率要更高一些,对空气的污染程度和对资源的消耗要更小一些。

二、创新型高分子材料成型加工技术

1.聚合物动态反应加工技术及设备

聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。目前国外已经对这一个项目进行了深入的研究,并且已经研制出了连续反应和混炼的杆螺杆挤出机,这一项研究的产生,有效地解决了双螺杆挤出问题,还有这其他类似的反应器所不具有的优点。

在这些设备的发展过程中,技术是至关重要的一个环节,在技术上必须要有所突破。指交换法聚碳酸酝(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,而在现在世界上所使用的反应加工设备上来看,大多数都是利用传统的混合、混炼技术,有些国外的企业也只是对传统的反应器进行了小范围的优化。但是根本上都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题。另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。这一项技术实现了聚合物单体或预聚物混合混炼过程中的理论的突破,有了新的理论作为指导,新型的加工反应器才能够制作出来。新的技术从理论上解决了聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这此优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。

2.新材料制备动态反应加工设备技术的革新

这一项技术的革新主要是指信息存储光盘直接合成反应成型技术的发明,这项技术具有当代新技术所需要的大多数优点,由于采取了全然不同的理论指导和流程,这项技术具有周期短,操作建议,对环境污染小,节约资源的优点。正是由于这些优点的存在,这项技术打破了原有传统技术的局限性,避免了很多问题的出现。而且随着光盘存储技术的发展,这项技术还有无限的提升空间。它的主要工作机理是把光盘级的PC树脂化,将中间存储和盘基成型融合在一个流程当中,再借鉴动态连续反应成型技术对交换连续化生产技术进行研究和发展。

3、复合材料物理场强化制备技术

此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表而特性及其功能设计,整个流程都是在设计好的连续的加工环境中进行,省去了其他化学催化剂或者改性剂的参与,有效地实现了资源的节约。利用聚合物使无机粒子进行原位表面性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料热塑性弹性体动态全硫化制各技术:此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化。解决共混加工过程共混物相态反转问题。

三、展望高分子材料成型加工技术未来的发展方向

近年来,在世界上的高分子材料成型技术的发展热潮的影响下,我国的各省各地也加快了高分子材料成型技术的发展,相关部门也加大了政策上的支持。这一做法是完全符合我国改革开放以来的经济发展路线,因此这一技术已经具备了发展的一切有利因素。

我国的各个城市陆续展开这项技术的推广,已经有超过一半的地区在推广和使用这一技术,这一技术所创造的经济利益也是不容忽视的,很多地区已经将这一技术变成一个产业,工业制成品大量出口到欧洲和亚洲的很多国家和地区,在国际贸易方面有非常显的成效,不但提高了出口的多样性,而且拉动了社会效益和经济效益的增长。在未来的时间里,这项技术还具有非常大的发展空间,新型高分子材料成型技术还可以应用在更多的领域,相信会有一天高分子材料会成为我们日常生活中不可缺少的东西。希望以后有更多的人才投入到这项技术中去,这样我国的高分子成型材料加工技术才能够赶超发达国家,为我国的外贸的发展。

四、结语

综合上文所陈述的,我国要想在高分子材料的道路上走的更远,必须牢记科技史第一生产力的这一原则。并且只有随着高分子材料的不断深入应用,我国才能够更好地建设资源节约型环境友好型社会,才能让世界看到中国的发展不是以牺牲环境,大量消耗资源为代价的。推动高分子加工合成技术势在必行。

参考文献

第2篇:高分子材料加工新技术范文

[关键词]高分子材料 成型加工 技术

近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。

一、高分子材料成型加工技术发展概况

近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5.8%,2000年增加至1.8亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。

据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。

二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究

(一)聚合物动态反应加工技术及设备

聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。

目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 转贴于

(二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术

1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。

2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。

3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。

三、高分子材料成型加工技术的发展趋势

近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过1.5亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。

综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。

参考文献:

[1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999.

[2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435.

第3篇:高分子材料加工新技术范文

关键词:制造业;机械加工新技术;课程体系

0引言

先进的制造技术是保障综合国力的决定性因素。发达国家的制造业均在国民经济中居于重要地位。现代机械制造学科已成为集机械、电子、信息、材料为一体的新型交叉学科。我国的制造业面临着巨大的机遇和挑战,只有掌握先进制造技术,才能加快国家经济的持续增长、促进我国产业升级和产业链提升、增强产品的竞争能力、增强我国核心竞争力和自主创新能力、建设创新型国家。因此,在大学里普遍开设制造先进技术的课程,课程名称为《机械加工新发展》[1]、《现代加工新技术》、《机械加工新技术》或《现代加工技术训练》[2]、《现代机械制造工艺及精密加工技术》等。从目前的研究现状看,该课程主要有四部分内容:切削加工新技术、非切削加工新技术、复合加工新技术、难加工材料的切削加工新技术。精密加工分散在课程体系当中,应将其总结后作为附录内容。根据课时不同,该课程应有所取舍。

1切削加工新技术

主要包括高速与超高速切削新技术、硬态切削新技术、干式切削新技术、振动切削新技术、非常温切削新技术、磁化切削新技术、保护性切削新技术、射流加工新技术、磨削加工新技术等。①高速超高速切削新技术。根据1931年4月德国物理学家萨洛蒙(Carl.J.Salomon)提出的“Salomon曲线”,采用高转速、快进给、小背吃刀量和小进给量来去除余量,完成零件加工。要求机床的主轴转速高、功率和扭矩大,以及进给系统加速度高。可用于加工有色金属、铸铁、钢、纤维强化复合材料、铸铁和铝合金等。②硬态切削新技术。采用立方氮化硼CBN(CubicBoronNitride)、陶瓷和新型硬质合金及涂层硬质合金作为刀具材料,将淬硬钢的车削作为最终加工工序。③干式切削新技术。不用切削液或用少量绿色环保的剂。要求刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性,要求切屑与刀具之间的摩擦系数应尽可能小,要求刀具的槽型应保证排屑流畅、易于散热,要求刀具应具有较高的强度和较强的抗冲击韧性。可采用低温冷风、高速、静电冷却和准干切削工艺等。已用于铸铁、铝合金、镁等的切削。④振动切削新技术。与超声波切削一样利用共振现象,给刀具或工件施以某种参数(频率、幅值)的可控制量,使刀具与工件周期性地接触与离开。⑤非常温切削新技术。温度反映了分子运动的剧烈程度。加热高强度、高硬度和耐高温的新材料可使其可以加工。冷却钛合金、低合金钢、低碳钢和一些塑性与韧性特别强的难加工材料,可获得较好的加工质量。⑥磁化切削新技术。刀具或工件磁化后,强度和硬度会提高,从而保证加工质量。⑦保护性切削新技术。在真空当中切削可避免生成硬脆层,但是刀-屑界面处也不能生成减摩的氧化膜。在惰性气体保护下切削,不适用于有色金属,如铝及其合金。绝缘切削将工件与机床绝缘,可避免因热电流而产生热电磨损。⑧射流加工新技术。水射流主要用来切割软质有机材料;混合磨料射流几乎可切割一切硬质材料。⑨磨削加工新技术。主要有重负荷荒磨、用于沟槽、成形和外圆的缓进给大切深磨削、硬脆材料延性域磨削的高速与超高速磨削、砂带磨削、振动研磨等。

2非切削加工新技术

主要包括超声波加工、电化学加工、电火花加工、电火花线切割加工、激光加工、高能粒子束加工、化学加工、快速成型加工等。①超声波加工。利用电气谐振获得超声振动,再利用机械共振通过变幅杆获得足够振幅的振动,对工件施加类似于爆炸冲击波的作用,并通过磨料悬浮液强化该作用,从而使工件成型。主要应用于型孔、型腔、切割、清洗、焊接、超声波处理等。②电化学加工。利用金属在电解液中阳极溶解的原理对工件进行成形加工,阳极溶解方式有电解加工和电化学抛光,阴极沉积方式有电镀和电铸。主要用于批量生产条件下难切削材料、复杂型面、型腔、异型孔、薄壁零件的加工,还可以用于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面。③电火花加工。使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电,瞬时局部高温把金属蚀除下来,以达到对工件尺寸、形状以及表面质量的要求。不受工件材料的物理、力学性能限制。主要用于穿孔成形加工,如冲模、型腔模、小孔、异形小孔等。④电火花线切割加工。采用线状电极(钼丝、铜丝或镀锌铜丝)靠火花放电对工件进行切割,切割路线须充分考虑变形与受力的关系。⑤激光加工。把具有足够能量的激光束聚焦后照射到所加工材料的适当部位,使其迅速升温、气化、熔化、金相组织变化,以及产生相当大的内应力,从而实现工件材料的去除、连接、改性或分离等。主要用于打孔、切割、焊接、金属表面处理、信息存储等。⑥高能粒子束加工。电子枪中产生的电子经加速、聚焦后形成大能量密度的电子束,射向材料进行工艺处理,称为电子束加工。离子源产生的离子束经加速聚焦,实现由电能向动能的转化,然后打到工件表面的离子束加工。电弧放电使气体电离成过热的等离子体流束,喷向工件使其发生局部熔化及气化,从而去除材料,这称为等离子体加工。⑦化学加工。利用酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应,使金属溶解,从而改变工件尺寸和形状(或表面性能),如化学蚀刻、光化学腐蚀、化学抛光、化学镀膜等。⑧快速成型加工。在计算机的控制下,根据零件的CAD(ComputerAidedDesign)模型或CT(ComputedTomography计算机断层扫描)等数据,将材料精确堆积,制造原形或零件,主要有立体光刻、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积制造、三维打印等。

3复合加工新技术

主要包括超声波加工与振动切削加工复合的超声振动切削加工、电火花与切削加工复合的电熔爆加工、电化学磨削、电化学辅助在线削锐磨削、磁性磨料研磨加工、超声电火花加工、电解复合加工、工序复合加工等。①超声振动切削加工。以超声波加工装置代替振动切削的激振装置。给高速回转的砂轮或工作台附加超声频振动。②电熔爆加工。工件接电源正极,安装在机床卡盘或顶尖上,刀盘接电源负极,采用电火花加工的原理去除材料,可加工一切导电材料,尤其是高硬、高韧、特软、特脆等材料。③电化学磨削。以金属结合剂的磨轮、电化学沉积金刚石磨轮或导电磨轮作为阴极,工件作为阳极,使电化学液在两者间隙流过,难以电化学反应的物质和工件表面的阳极膜由机械磨削作用刮除。或者采用成型石墨磨轮,与工件完全处于非接触状态。可磨削高硬度零件。④电化学辅助在线削锐磨削。把工件阳极换成铸铁结合剂超硬砂轮,磨削时两极间通弱电解液对砂轮进行在线电解修整,使结合剂被电解掉,磨粒露出砂轮表面,以保证磨粒在磨削过程当中的锋利状态,可使超细超硬砂轮实现超精密磨削,也可使硬脆材料实现镜面磨削。⑤磁性磨料研磨加工。通过磁场的磁极将磁性磨料吸压在工件表面,形成磁刷,旋转磁场或工件,使磁刷与工件发生相对运动,从而实现精磨。可进行复杂形状零件表面的光滑加工。⑥超声电火花加工。在电火花加工的基础上辅以超声振动,从而提高加工速度、改善加工质量等。⑦电解复合加工。将机械加工、超声波加工、电火花加工、激光加工、磁场辅助加工装置置于电解液环境。⑧工序复合加工。也就是工序集中。

4难加工材料的切削加工新技术

主要内容包括高强度钢与超高强度钢、不锈钢、高温合金、钛合金、工程陶瓷材料、复合材料与复合构件的切削加工等。①高强度钢与超高强度钢的切削加工。其刀具材料可选用:高性能高速钢,如501、Co5Si、M42、V3N、B201等;粉末冶金高速钢;涂层高速钢;硬质合金;陶瓷,如Al2O3系;超硬刀具材料,如CBN。但是,不能选用金刚石刀具。②不锈钢的切削加工。刀具易产生黏结磨损。含Ti的不锈钢应选K类硬质合金刀具,其他类可选用M类硬质合金刀具,马氏体不锈钢2Cr13热处理后选用P类刀具效果较好。亚微细晶粒硬质合金刀具已投入使用。③高温合金的切削加工。加工硬化倾向大。铰刀材料应采用Co高速钢和Al高速钢整体制造,如用细晶粒、超细晶粒硬质合金时,大于准10mm的铰刀做成镶齿结构。④钛合金的切削加工。具有变形系数Λh小、主切削力大、粘刀现象严重等加工特点,刀具材料必须耐热性好、抗弯强度高、导热性能好、抗黏结抗扩散和抗氧化磨损性能好。⑤工程陶瓷材料的切削加工。切削加工特点:刀具切削刃附近的被切材料产生脆性破坏,而不是剪切滑移变形;烧结温度和压力越高,内部存在的(龟裂)应力集中源越少,陶瓷材料越致密,硬度越高;在高温区软化呈塑性,有可能产生剪切滑移变形;无加工变质层;脆性龟裂残留在加工表面上。须金刚石和CBN刀具。⑥复合材料与复合构件的切削加工。复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质、经人工制成的多相固体材料。基体相(连续相)起黏结作用,增强相(分散相)可提高强度和刚度。其加工特点是:刀具磨损严重、产生沟状磨损和残余应力。孔的入口处易出现分层和剥离现象。该课程具有时代特征,其内容应具有开放性,不断地吸收新内容,沉淀旧的内容到其他课程体系当中。目前精密加工技术主要有精密切削技术、模具成型技术、超精密研磨技术、微细加工技术、纳米技术等。随着科学技术的不断发展,更多的机械加工新技术将会充实到课程体系当中。

作者:李春明 单位:中国石油大学( 华东) 中国石油大学胜利学院

参考文献:

[1]李素燕,王磊,梁志强.现代加工技术训练教学的改革与实践[J].教育探索,2013,(12,总270):46-47.

第4篇:高分子材料加工新技术范文

关键词:新型光学薄膜 玻璃 材料设计 制备技术

中图分类号:TQ171 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)02(a)-0058-02

当前是一个经济全球化的时代,玻璃材料行业的发展要与时俱进,跟上时代前进的脚步。玻璃作为人们日常生活中经常见到的重要材料,被广泛应用在各个行业领域中,发挥着重要的作用。随着时间的不断推移,现代玻璃产品的材料功能变得越来越多样化,新型玻璃材料功能不仅仅能够满足市场材料的基本透光性,还可以保障材料的环保节能性。基于生物技术、电子技术、通信技术等新兴技术的创新发展背景下,市场不同行业对于玻璃材料性能要求也随之发生变化,新型光学薄膜玻璃材料的设计制备已经成为了玻璃行业的主要发展趋势之一。

1 光学薄膜玻璃材料的设计技术

1.1 建立完善的材料知识库和数据库技术

当前全球玻璃材料数据库不断向着智能化、网络化以及商业化的方向发展。比如,智能化技术的发展有效实现将材料数据库成功转化为专家系统;计算机网络则是把相互之间独立存在的数据库通过网络形式形成一个统一系统。应用材料数据知识库设计玻璃材料的典型例子,就是日本金属协会成员三岛良绩等人有效创建出计算机辅助合金设计系统,利用该系统去创新研发新型玻璃材料。现代玻璃薄膜行业已经形成了国家级的标准组织,该组织专门去收集整理来自世界各地的玻璃样品数据,从而为整个行业提供相关优质服务[1]。

1.2 计算机仿真技术在光学薄膜玻璃材料设计中的应用

材料企业通过科学应用计算机仿真模拟技术,能够有效开发出各种材料合成路线,帮助企业获取想要的目标材料,这样有利于设计人员去充分掌握了解到这些材料的具体结构,是当前设计光学薄膜玻璃材料最为有效的方法之一。

2 光学薄膜材料设计在玻璃材料领域的应用

2.1 玻璃性能、成分以及结构设计预测

设计工作人员通过使用先进的材料设计软件,能够合理改变玻璃材料成分和结构,从而控制其性能,随时可以获取到自身想要的玻璃材料,比如,J.De Bonfils等人应用分子动力学方法准确推算出了掺杂Eu3+的硼硅酸盐玻璃结构,同时还预测出了其荧光光谱。同样,在设计光学薄膜玻璃材料时,工作人员也可以使用材料设计软件去改变玻璃成分,计算出光学玻璃的实际结构特性。

2.2 玻璃光学膜材料的设计和性能预测

相关工作人员可以通过利用材料设计方法有效开发设计出不同功能的玻璃新膜层材料,当前玻璃材料研究人员已经在窗玻璃表层涂抹光电薄膜材料,这样不仅能够确保玻璃的透光功能,还实现了新的发电功能。根据相关研究机构的掺杂过渡族元素离子半径对SnO2薄膜光学性能影响实验结果显示,掺杂后的薄膜体系更为稳定,并且SnO2显现出了不同光学性质,能够被设计人员用来开发出新的产品性能[2]。

3 新型光学薄膜玻璃材料的制备技术

3.1 溅射制备技术

溅射法技术作为传统刚学薄膜材料制备技术,其工作原理是使剩余气体分子在强电场作用下发生电离,电离释放的正离子在电场作用下向阴极反向作高速运动,成功击到阴极表面后,将自身能量传递给位于阴极表面上的溅射靶子,只是靶子表面分子淀积在基体上形成制备人员所需要的薄膜。相较于一般的阴极溅射法不同,新的高频溅射法通过在两极之间融入高频电压,促使上半周吸附于极面的电荷在下半周时开始释放。高频溅射法被广泛用来淀积各种电介质材料,此膜结构较为紧密,被普遍用来制备光学膜。

3.2 电阻加热蒸发技术

材料市场中大多数的化合物材料往往只能通过使用间接蒸发的方式。工作人员通过使用一个装有并加热材料的蒸发源。合理蒸发源主要包括了三个不同要求:蒸发源材料与薄膜材料的反应、蒸发源材料的蒸气压和熔点以及薄膜材料的湿润性。其中最为常用的方法是通过使用高熔点的材料当做加热器,其相当于一个电阻,在电力流过后产生热量,电阻率会开始慢慢增加,当温度达到1 000 ℃时蒸发源的电阻率为冷却时的4~5倍,加热器产生的焦耳热足以使蒸发材料的分子或者原子获取充足的动能而发生蒸发现象。电阻加热蒸发制备技术的优势在于制备设备简单、易操作,可以有效实现薄膜玻璃材料的淀积过程自动化,缺点在于很难避免蒸发源对膜料造成污染[3]。

3.3 电子枪式技术

电子枪式制备技术的工作原理是当金属处于高温状态时,其内部存在一些电力由于获得充足能量而释放出工作过程,这就是热电子发射现象,只要通过向其施加一定的电场,电子在电场中会向阳极方向发生移动,高度运动状态下的电子流在电磁场作用下,会主动形成细束轰击被镀材料表面,从而促使薄膜材料的蒸发。电子枪结构存在着很多形式,材料市场中用较为普遍的是磁偏转e形枪,其能够有效克服二次电的影响。从灯丝发射的热电子经过阳极与阴极间的高压电场加速并且聚焦,然后再由磁场促使其发生偏转达到坩埚蒸发材料表面。因为蒸发薄膜材料与阳极是处于分开状态的,独立存在于磁场中,所以二次电子会因为受到磁场作用而发生二次偏转,这样也就最大程度减少了向基板发射的概率。

例如:在光学薄膜制备过程中,首先要找到合适的材料,通过利用高温氧化物(如TiO2、Y2O3),这些氧化物能够与SiO2匹配起来,从而制成光学性能良好的高反膜、减反膜以及偏振分光膜。而HfO2作为最佳高折射率材料,具备了偏低的吸收系数,在制备分光膜过程中,能够承受较高的损伤阀值。HfO2薄膜通过用电子束加热蒸发进行反应离子辅助淀积和低能反应离子辅助淀积法来制备。为了控制好光学薄膜的厚度,保障其良好的功能特性,可以采用石英晶体微量平衡法,通过利用仪器直接驱动蒸发源,在PID控制循环驱动挡板的作用下,维持正常的蒸发速率,制备人员只需要把仪器与系统控制软件有效连接在一起,就能够顺利完成整个镀膜过程。

4 结语

综上所述,材料设计作为现代重要技术手段,被广泛应用在现代光学薄膜玻璃材料设计工作中。高强度光学薄膜薄材料的制备具有更高的抗激光强度,通过采用现代激光预处理技术,能够最大化提高光学薄膜元件的LDT值。设计人员也可以通过使用计算机膜系设计出优化软件,成功设计出低损耗、利于制备的膜系。

参考文献

[1] 赵青南,董玉红,赵杰,等.减反射可见光与反射近红外线双功能镀膜玻璃[J].材料科学与工程学报,2012,30(1):6-8.

第5篇:高分子材料加工新技术范文

一、低碳经济形势下国内外材料科学技术的发展现状

在低碳经济形势下,为争取其经济和科技的领先地位,世界各国都十分重视材料科学技术的应用和发展,把新材料新技术作为科技发展战略的重要组成部分,予以重点支持。美国新材料科技战略目标是保持本领域在全球的领导地位,支撑信息技术、生命科学、环境科学和纳米技术等发展,满足能源、信息等重要部门和领域的需求。美国氢燃料研发主要集中在生产、储存和氢的配送技术及驱动汽车的几乎无空气污染物和温室气体排放的燃料电池技术开发上,研制的高效堆积式多结砷化镓太阳能电池的转换效率达到31%。通过在宇航发动机中增加先进结构材料,把发动机的推重比提高到20,大大降低飞机的重量,节约能源。欧盟新材料科技战略目标是,在航空航天材料、电子信息材料等领域竞争领先优势。欧盟科研公司大力发展光学材料、磁性材料、燃料电池技术、纳米技术、超导体、信息存储技术、钛基复合材料等。通过产品创新和技术创新,在新材料制造装备、加工和应用三个方面来发展低碳经济,并计划到2020年温室效应气体在1990年的基础上至少减少20%。H1日本新材料科技战略目标是保持产品的国际竞争力,注重实用性,在尖端领域赶超欧美。日本对新材料的研发与传统材料的改进采取并进的策略,注重已有材料性能的提高及回收再生。15]在21世纪新材料发展规划中将研究开发与资源、环境协调的材料以及减轻环境污染且有利于再生利用的材料作为主要考核指标。通过开发新的材料科学技术以解决资源短缺和环境污染问题。我国历来重视材料科学技术的发展,在各项国家计划中都给予了材料领域重点支持,如973、863、科技攻关计划等。在低碳经济形势下,我国已形成了比较完善的材料科技体系,在材料领域的研发方面取得了长足进步,某些新材料领域具有明显的资源优势和技术优势,如纳米碳管、有机发光材料、稀土永磁材料等方面进入国际先进行列。但我国自主创新能力弱,缺乏有自主知识产权的新材料产品及技术,严重阻碍新材料新技术的研究发展。因此,我国正通过各方面的不断努力,改进材料的加工制备技术、工艺及装备,大踏步向低碳经济迈进。

二、低碳经济对新材料产业的发展要求

展望世界经济的未来,低碳经济要带动实体经济的发展,必须借助新材料新技术的支撑。低碳经济对新材料产业提…的总体要求是:为推动经济向低消耗、低碳排放的转提供物质基础。具体包括:

1产业结构调整升级。低碳经济形势下,根据传统产业的低碳升级改造和新兴战略性产业发展的需要,新材料产业需要加速调整产业结构,压缩初级材料加工:[业产能,推动产业链向精深升级发展,优化产业结构和区域布局。

2技术创新。制造业的升级对低碳材料的需求层出不穷,必须通过不断的技术创新研发出新型低碳技术,抢占技术主导权,增加产业的柔性和生命力,不断地促进新材料新技术的更新发展。

3优化能源结构改善生态环境。优化能源结构,逐步降低煤炭在一次能源结构中的比例,提高核能、太阳能和风能等清洁、高效、优质能源的比重,以保证经济与环境的可持续发展。

三、材料科学技术在低碳材料领域中的应用前景和发展趋势

(一)碳纤维复合材料

碳纤维是先进复合材料中最重要的增强材料,结构轻质化要求使碳纤维复合材料具有广阔的应用前景。碳纤维复合材料以其独特、卓越的理化性能广泛应用在火箭、导弹和高速飞行器等航空航天领域。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造各种宇宙飞行器,[71不但推力大、噪音小,而且由于其质量较轻,所以动力消耗少,节省大量燃料。在汽车行业中,用碳/玻璃纤维混杂增强复合材料可以大大减轻车重,降低成本,减少污染。在电子工业中,研磨碳纤维加入到热塑性树脂基体制得导电塑料,可有效地解决抗静电问题,制成的部件不需要刷导电底漆,可大大降低低本并减少对环境的污染。

(二)新型信息功能材料

随着电子技术飞速发展,新型信息功能材料正向节能环保、智能化方向发展。电子信息功能材料是以宽禁带半导体材料、光电子材料、磁性材料和纳米材料为主导发展方向。光电子材料正由体材料向薄层、超薄层和纳米结构材料的方向发展,[81美国、日本通过研究Ⅱ一Ⅵ族材料技术制得了以激光、红外为主要应用背景的新型高性能光电子材料。利用第三代半导体材料制成的高效率白光发光二极管作为新型高效节能固体光源,在光显示、光存储、光照明:等领域中有着广阔的应用前景。电磁屏蔽材料是一种防止电子污染所必需的防护材料,是目前高新技术发展领域中的新型电子材料,其电磁波的屏蔽性能将随着我国电子工业的飞速发展而日益改善和提高。

(三)节能建筑材料

低碳经济中,建筑材料正向轻质化、绿色化方向发展。建筑上常将透明绝热材料与:外墙复合成透明隔热墙,大大减少因对流造成的热量损失。复合保温玻璃具有双重保温性能,可保持室温稳定,降低能量的损耗。纳米微胶囊相变材料通过相变技术在恒温状态下进行吸热或放热,在外界温度变化时能有效地保持室内热环境的稳定性,减少能量的损耗,[91达到建筑节能的目的。太阳能光电材料是太阳能电池与建筑材料复合而成的新型建材,太阳能光电屋顶、太阳能电力墙和太阳能光电玻璃不仅能吸收太阳热能,还能将其转换为电能,支持住宅内部用电,甚至还能将多余电力输入电网。随着太阳能技术的发展,太阳能光电玻璃有望在十年之内成为生态建筑中的主流玻璃材料。

(四)新型能源材料

随着人们对环境问题和能源问题的日益重视,清洁能源已成为一种有市场竞争力的能源形式。氢能源以高效、环保等优势应用于汽车上,但由于制氢和运输困难,尚未获得大规模应用。生物燃油随着柴油机性能的改善,已逐渐贴近了实际应用。镍氢电池是近年来开发的一种新型电池,没有记忆效应,没有环境污染,广泛应用在电动汽车上。燃料电池具有高的能量转换效率且不污染环境,广泛用于通讯、汽车等领域。美国在管型固体氧化物燃料电池(SOFC)研究上处于领先地位,德国SIMENS公司开展了平板型SOFC研究,但由于材料、结构、制造技术等问题,SOFC尚处于技术攻关阶段。高温超导材料作为一种新型节能材料,大幅提高电力生产、传输、分配和利用的效率,具有广阔的应用前景。

四、先进低碳技术促进低碳经济的发展

当今时代,高速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化;国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短;日益恶化的环境要求材料加工过程中能耗低、碳排放量低。因此,需要探索先进材料加工技术,使材料由单一的传统型向复合型、多功能型及低碳型方向发展。

(一)无模成形技术

无模成形技术是一种板料的柔性加工工艺,基本无需模具或只需简单模具。该技术成本低,周期短,节省能源,显著提高塑性成形的精度和效率,广泛用于加工小批量多品种产品。在低碳经济形势下,一些新型的板料无模成形技术应运而生,带来巨大的经济价值。旋压是一种典型的连续局部塑性成形工艺,精度高、柔性好、易于实现机械化与自动化、节约材料,是实现薄壁回转体零件少无切削加工的先进制造技术,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子、化工等领域,已成为精密塑性成形技术的重要发展方向。数字化渐进成形是日本学者松原茂夫于20世纪90年代提出的,之后世界各国学者对该工艺的成形过程、成形机理、成形性等展开了广泛的研究并取得突破。金属板料数字化渐进成形技术易于实现自动化,广泛用于航空航天领域,解决钛板零件小批量多品种、回弹大和难成形问题。

成形锤渐进成形是90年代新兴的加工技术,使用刚性冲头和弹性下模,对板材各局部区域分别打击成形所需形状的加工工艺。日本静冈大学对自由曲面的渐进成形工艺、加工路径、工序控制等方面做了比较系统的研究,但我国尚未展开。成形锤渐进成形只是成形形状比较简单的工件,而且成形后留下大量的锤击压痕点,影响制品的表面质量,因而后续需要进一步研究处理。

(二)近净成形技术

近净成形技术是指零件成形后,仅需少量加工或不再加工,就可用作机械构件的成形技术。它改造了传统的毛坯成形技术,使得成形的机械构件具有精确的外形,高的尺寸精度、形位精度和好的表面粗糙度。近净成形技术是目前制造技术中发展较快的先进技术,使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变,使外部质量做到无余量或接近无余量,内部质量做到无缺陷或接近无缺陷,实现了优质、高效、轻量化、低成本的加工,021广泛用于机械零件制造上。美国、日本等利用气化模铸造、树脂自硬砂组芯造型等近净成形技术加工制造汽车模具、飞机用高强超硬铝合金及铝锂合金零部件等,取得了巨大的技术经济效益,如汽车缸体铸件已经做到壁厚在3mm~4mm。计算机的发展、非线性问题计算方法的改进,推动了非线性有限元等技术发展,近净成形正向虚拟制造和网络制造方向发展,并且将由宏观模拟进一步向微观的组织模拟和质量预测方向发展。近净成形技术改善了生产条件,减少对环境的污染,成为一种清洁的绿色生产技术,为可持续发展创造有利条件。

(三)内高压成形技术

目前,减轻重量以节约能耗、降低排放是航空航天领域及汽车工业应对全球能源危机和环保压力的主要措施。采用轻质材料是实现结构轻量化的主要手段,而内高压成形是生产轻质复杂零件的理想方法。内高压成形也称为液压成形工艺,以管材作坯料,通过管材内部施加高压液体和轴向进给把管材压入到模具型腔使其成形为所需形状的工件。美国T.Altan教授主要进行管材液压成形性能、成形加载路径,有限元自适应仿真方面的研究。日本主要研究成形工艺参数和设备性能,极大的提高了管材成形极限。在这方面我国研究起步较晚,用液压成形工艺制造汽车、飞机等机械零件尚处于起步阶段。内高压成形工艺是一种先进的柔性加工技术,用来整体成形轴线为二维或三维曲线的异型截面空心零件,成形精度高、制造柔性化、节省能源、降低材料消耗、节约成本,有着广泛的应用前景与发展潜力。铝合金、镁合金、钛合金室温下成形性差,采用常温液压成形方法很难成形复杂零件,这时常采用热介质成形,㈣即将管材、模具和液体介质加热到一定温度而成形的空心变截面零件,可显著提高管材内压成形极限、增加零件复杂程度,广泛用于航空航天以及汽车领域。根据目前的应用现状,内高压成形正向着双层管的液压成形、拼焊管液压成形和热态介质内高压成形方向发展。

(四)绿色制造技术

绿色制造技术是在保证产品的功能、质量、成本的前提下,综合考虑环境影响和资源效率的新型制造模式。绿色制造可最大限度地提高资源利用率,减少资源消耗,降低成本,减少或消除环境污染,实现经济效益和社会效益协调优化。㈣少无切削加工技术是一种精密成形加工方法,可以大大减少机械加工余量,节省能量,目前在机械加工中广为使用。快速原型制造技术则是综合利用激光技术、CAD技术和数控技术而形成的少无切削加工的高新技术,节约资源,减少加工废弃物,是很有发展前途的绿色制造技术,广泛应用于模具制造、产品开发、医疗器械等领域。超高速加工技术是近年来发展起来的一种集高效、优质和低耗于一身的先进制造工艺技术。该技术既可保证加工质量和提高加工效率,又能降低能源消耗,减少碳的排放,是绿色制造技术未来的发展方向。虚拟制造技术(VMT)是以信息集成为基础的一种先进制造技术。在虚拟制造环境中生成软产品原型,代替传统的硬样品进行实验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而节省能源和原材料,缩短产品开发周期,降低成本。该技术应用在飞机、汽车等领域,美国波音公司在777新型客机机型设计中,利用VMT和三维模型进行管道布线等复杂装配过程的模拟,获得了前所未有的成功。

第6篇:高分子材料加工新技术范文

【关键字】高分子材料;成型加工技术;进展研究

中图分类号:O63 文献标识码:A 文章编号:

1前言

近些年来,随着科学技术的不断发展,高分子材料在众多领域中被广泛的应用。高分子材料主要是通过对商品的制造来凸显其价值所在。就目前而言,高分子材料成型加工技术也越来越受到广泛的关注,因此,要想充分的利用高分子材料,就要对其成型加工进行深入的研究和探讨。

2高分子材料成型加工技术的发展状况

近些年来,就高分子材料而言,其合成工业的发展有了很大的突破。其中取得进步最大的就是造粒用挤出机,通过对其结构的改进,使得其产量有了很大的提高。在20世纪60年代进行造粒主要采用的是单螺杆的结构挤出机,这样产量就相对较少;到了70年代到80年代的时候,有了一定的改善,主要采用的是连续混炼机和单螺杆挤出机相结合来进行造粒,这时的产量就有了一定的提高;在80年代中期之后,进行造粒主要采用的就是双螺杆挤出机和齿轮泵相结合的模式,这是的产量已经提升很大的一个高度;到了2010年的时候产量已经提升了3亿吨的产量。除此之外,通过对高分子材料合成技术的应用,可以对树脂的分子结构进行简单明了的控制,因此可以进行大规模的生产运作,并且还可以有效的降低生产成本。

就目前而言,高分子材料的成型加工技术主要追求的就是提高生产率、提高使用性能以及降低生产升本。而在制作的方面所追求的就是尺寸变小、质量变轻。在加工成型方面,主要追求的就是研发的周期逐渐变短,而且要注重环保。

3对于高分子材料成型加工技术的研究探析

3.1对聚合物的动态反应加工技术的探析

聚合物的反应加工技术是通过对双螺杆挤出机的发展基础而逐渐发展起来的。目前已经研发出一种能够进行连续反应和混炼相结合的螺杆挤出机,这种螺杆挤出机具有自己独特的优势,摆脱了传统挤出机运行是所存在的问题。随着我国经济的不断发展,对于聚合物反应成型加工技术也有了更大的需求。对于进行聚合物反应成型加工技术的主要反应挤出的主要设备,即PC连续化生产以及尼龙生产。近些年来,大多数国内外的企业所使用的反应加工设备都是较为传统的混合混炼相结合的设备来进行产品的改造。这样传统的模式存在很多的问题,比如说,在传热或者传质的过程当中,对于混炼和化学反应都很难进行控制,而且反应的产物分子数量和分布情况都具有不可控制性。除此之外,这种模式的设备话费量较大,耗能又较高,噪音比较大,这样也使得在进行加工的时候经常会出现问题。而聚合物动态反应加工过技术不同于传统的反应加工技术,无论在结构设计上还是在反应原理上都有了很大的改观和创新,这种技术主要是在聚合物反应基础的过程中引入电磁场并且引发机械振动场的作用,这样就可以对加工过程中发生的化学反应以及对反应所生成的物质的状态结构进行有效的控制。

聚合物的动态反应加工技术最重要的优点就是对聚合物的化学性能和预聚物混合混炼过程或者对停滞时间的分布进行可有效的控制,并且对聚合物在进行反应加工的过程中由于振动力场的作用其质量和能量的传递以及平衡问题进行了有效的保持和解决,与此同时,还在技术上有效的对设备的结构集成化进行了合理的解决。除此之外,这种新技术设备不但体积重量相对较小,耗能量还较小,噪音又小,而且其可靠性又高。正是由于这些优势,使得这种技术受到了广泛的欢迎。

3.2对基于动态反应加工技术的新材料制作技术研究

这种技术不同于以往的传统技术方式,其具有步骤简单、周期较短、耗能较低而且在储运过程中不易受到污染等优点,这种技术主要是将光盘级的PC树脂生产、中间的储运以及光盘盘基成型这三个步骤集合为一种新型的具有动态连续反应的成型技术。而这种新型的技术主要是进行对酯交换连续化生产技术的研究,并且对光盘注射成型的装备进行研发,从而能够有效的对生产产品的质量进行控制,并且能够达到节能低耗的作用。聚合物的这种新技术主要实在强大振动的剪切力场的作用之下,对高分子颗粒的表面特性以及功能结构进行具体的设计,并且在设计好的加工环境之下,可以选择不嫁或者少加化学改性剂的前提之下,充分的利用聚合物的性质,对高分子颗粒进行原位表面的改性、原位包覆以及强制的分散等环节。

4对于高分子材料成型方法的具体分析

4.1对于挤出成型的分析

这种方法主要是将塑化成型的高分子材料通过采用螺杆旋转加压的方式,通过挤出机进行连读的挤出成型。高分子熔融物就会通过挤出机的机口成型,并且通过相应的牵引装置将成型的产品从机口连续的引出,在这个过程中还要对其进行冷确定型,从而制作出所需要的产品。挤出成型这种方法主要是通过对高分子材料进行加料、塑化、成型以及冷却定型步骤来实现产品的制作。

4.2对于注塑成型技术的分析

4.2.1对于注塑成型技术的概括

这种技术主要用来生产结构复杂的塑料制品。因为这种技术的应用范围相对较广泛,成型的周期又相对较短,再加上产品生产的效率较高,对于尺寸较为精密,因此这种技术获得了广泛的应用,也是目前进行塑料加工使用最多的技术。就目前而言,绝大部分的塑料之所都可以使用注塑成型技术。如果想要使得制作出来的产品外观和内在的质量都达到标准,那么就要对原料的配方、挤出机的运行水准、对挤出机的设计和进行加工的精密程度都有着密切的关系。在进行成型的过程中,不但要注意过程的步骤和细节,而且还要注意成型的温度、挤出机工作的速度等等因素。

4.2.2对于注塑成型技术的技术组合分析

可以通过对不同材料进行不同的组合为特点的注塑成型技术;可以通过对惰性气体进行组合的注塑成型技术;可以通过对化学反应的整个过程为特点的注塑成型技术;可以通过压缩或者压制过程进行组合为特点的注塑成型技术;可以通过混合婚配进行组合为特点的注塑成型技术;可以通过对取向或者延伸的过程进行组合为特点的注塑成型技术;可以通过对模具移动或者加热进行组合为特点的注塑成型技术等等。

4.3对于吹塑成型技术的分析

这种技术主要通过气压的压力作用使得闭合在模具中的具有热熔性的分子材料进行吹塑,因此可以形成中空的制品。这种方法指目前发展最快的一种成型的方法。这种技术不仅设备的花费较低,适应性较强,而且可以制作较为复杂的制品。因此,这种方法也获得了广泛的应用。

5结束语

随着我国科学技术水平的不断提高,工业生产领域也随之有了很大的进步和发展,然而对于高分子材料的研究也有了进一步的突破,越来越多的领域也都随之投入到了对高分子材料研究的行列中。因此,对于高分子材料成型加工技术的研究也就变得越来越重要,只有不断的对高分子材料成型的加工技术进行深入的研究和分析,才能够有效的控制高分子材料成型的过程,因而才能够有效的促进对高分子材料的研究的发展和进步。

【参考文献】

[1]王勇,黄锐.炭黑复合导电高分子材料成型加工研究进展[J].工程塑料应用,2003(3).

[2]黄汉雄.高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策(上)[J].橡塑技术与装备,2006(5).

第7篇:高分子材料加工新技术范文

大会秘书长顾忠伟表示,生物医用材料是40余年来蓬勃发展起来的一类高技术新材料,用于被损坏的人体组织或器官的诊断、治疗、修复或替换,或增进其功能,正在高速成长为世界经济的一个支柱性产业。生物材料一直被列为我国重点发展的高技术新材料。近10余年,我国生物医用材料科学与工程取得了举世瞩目的进展,在一些新的研究领域,例如在组织工程和纳米生物材料的研究上,我国已处于国际先进水平。

顾忠伟是国家生物医学材料工程技术研究中心(四川大学)主任,同时也是国家重点基础研究发展计划(国家973计划)“生物材料”项目首席科学家(连续三届:1999-2015年),在三十多年的生物医用材料,特别是生物医用高分子材料的研究生涯中,他一直试图在科研、技术和产业之间,搭起一座持续创新的桥梁。

生物医用材料的新时代正在来临

心血管系统修复材料和器械的使用,使美国心脏病死亡率从1950年到2001年下降了近60%;造影剂及造影技术的发展,使美国恶性肿瘤的死亡率由1990年每10万人的33.3人降低至2000年的27.1人;全球上千万人依靠植入人工关节恢复了行动能力;每年因白内障植入眼内镜复明的患者已逾1000万……

这些数字的背后,都不得不提到一种特殊的材料――生物医用材料,它的广泛应用挽救了无数人的生命。

上世纪90年代以来,随着材料科学与技术、现代细胞生物学和分子生物学的进展,加之医学进展和需求的驱动,传统的无生命的医用金属、高分子、生物陶瓷等常规材料已不能满足临床应用要求。

而正在到来的是这样一个崭新的时代:应用生物学原理和生物技术,赋予材料生物结构和生物功能,特别是生物功能,充分调动人体自我康复的能力,重建或再生被损坏的组织、器官或恢复和增进其功能,实现病变或缺损组织、器官的永久康复。

顾忠伟这样给我们描述着当代生物医用材料的发展。

在他的描述中,我们知道了现代医学的进步与生物材料的发展密不可分,尤其是当代医学正在向再生和重建被损坏的人体组织和器官、恢复和增进人体功能、个性化和微创治疗等方向发展。材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展深化了材料和植入体与机体间相互作用的认识,加之医学进展和需求的驱动,使生物医用材料成了保障人类健康的必需品,其应用不仅挽救了数以千万计人的生命,提高了生命质量,且对医疗技术和保健系统的革新、降低医疗费用也具有引导作用。

另一方面,发展生物医用材料科学与产业不仅是社会、经济发展的迫切需求,而且对国防事业以及国家安全也具有重要意义,正如美国制定的“21世纪美国陆军战略技术”报告中指出:生物技术是未来30年增强战斗力的最有希望的技术,而生物医用材料是其重要组成部分。

为此,各国竞相关注,纷纷加大投入力度,争夺生物医用材料科学与产业发展的制高点。我国政府也十分重视生物医用材料科学与产业的发展,长期以来给予了极大的关心和支持:自“六五”国家自然科学基金资助以来,973计划曾4次立项,重大科学研究计划以及863计划也给予了大力支持,特别是国家发改委对生物医用材料产业化极大的关注和支持。2005年年底,国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006─2020年)》把生物医用材料列入“重点领域及其优先主题”,为奠定和发展我国生物医用材料科学与产业,并在国际上占有重要地位做出了重要贡献。

所有这一切都预示着,生物医用材料的新时代正在来临,谁占领了这项技术的制高点,谁就将赢得未来。

以创新打破西方技术封锁

生物医用材料是高技术材料市场中技术附加值最高的材料,出于商业利益,发达国家对其关键技术的封锁,不亚于国防产业。

顾忠伟坦言:“我国生物医用材料及制品产业当前还比较薄弱,中国科学家必须携手努力,依靠自己的力量,打破发达国家对生物材料关键技术如同国防行业一般的严密封锁。只有建立起扎实的科学技术基础,才能振兴和发展我国现代生物医用材料产业,使我国在未来世界经济这一支柱产业中占有一席之地。”

为形成和持续发展我国高技术生物医用材料和制品产业,必须突破关键技术,为此必须建立自己的科学技术基础。特别是在我国高技术生物医用材料和制品市场基本为进口品所占据的情况下,为振兴和发展我国现代生物医用材料产业,实现跨越式发展,必须立足于科学和技术发展的方向和前沿,从战略储备出发加强基础和应用基础研究,突破关键技术,建立自己的科学技术基础,提升自主创新能力和整体综合实力。

早在上世纪70年代初,以北京大学冯新德院士、南开大学何炳林院士等为首的老一批高分子材料科学家就开创了我国现代生物材料研究,其领域主要集中于生物医用高分子。1978年,顾忠伟成为“”后的第一批研究生,在北京大学师从冯新德院士学习生物医用高分子材料。此后30多年里,他一直从事生物医用高分子的基础和应用基础研究,着重于高分子多层次结构的调控与药物/基因传递、控释等生物医学功能构筑关系与规律的研究。主持并完成国家和部省级项目等30余项,连续三次担任国家973生物医用材料项目首席科学家(1999-2004,2005-2010,2011-2015)。

顾忠伟说,他的研究重点涉及:生物医用高分子的分子设计与可控制备;自组装生物材料及纳米生物材料与软纳米技术;生物感知与仿生药物/基因传递系统。

综合起来,顾忠伟取得的突破性创新成果主要有:

――发现了脂肪族聚酯类高分子降解的规律,建立了定量的降解动力学模型;发明了调控聚酯类高分子的分子结构/链结构/聚集态结构的系列方法,构建了生物医学新功能。

顾忠伟开创性地提出了从聚酯共聚物的分子结构、链结构两个层次上进行调控的思路,建立了在络合负离子“活”性共聚合反应中同步实现链结构及分子量的精确调控方法,构筑了恒速释药功能,突破了生物降解高分子基质型载药系统以往无法实现长效恒速释药的传统观念,成功地研发了6个月/两年恒速释药的生物降解长效避孕针/皮下埋植剂,获国家计生委“七五”、“八五”科技攻关成果三等奖。

顾忠伟还建立了调控高分子聚集态结构而有效提高载药胶束稳定性的方法;解决了光敏剂高分子化导致其光动力治疗功效降低的关键难题;攻克了靶向、跨膜、DNA释放、高转染等多重瓶颈,研发了新型仿病毒基因传递系统。

上述研究成果对于加深认识高分子多层次结构及其调控方法与生物医学功能构筑的关系和规律,促进生物医用高分子的发展具有重大科学与技术意义。

――提出了定量调控肽类树状大分子功能团结构/聚集态结构以构筑生物医学多功能的新思路,建立了高代数肽类树状大分子可控合成及其结构调控的新方法。

顾忠伟开创了肽类树状大分子与线性多肽的协同自组装研究,于国际上率先发现了特定结构的线型多肽可调控肽类树状大分子聚集态结构而发生“协同自组装”现象,确证了由分子间弱相互作用形成二级结构,并驱动组装基元形成多层结构肽类组装体。这种基于肽类树状大分子组装体不仅能够构筑弱酸环境下可触发解组装的高效低毒的抗肿瘤药物控释系统,而且能携带DNA高效转染细胞,使低代数肽类树状大分子首次成为高效基因载体。

在生物医用高分子科学前沿的新一代肽类树状大分子的研究方向上,顾忠伟在可控合成、结构调控、新功能与多功能构筑等方面,做了一系列开创性工作,为发展生物医用肽类树状大分子做出了突出贡献。

这些成果在国内外都有较大的学术影响,对我国生物医用高分子新兴学科的形成和发展做出了突出贡献。顾忠伟本人也获得国际生物材料科学与工程学会联合会(IUSBSE)终身荣誉称号“生物材料科学与工程 Fellow”、英国皇家工程院杰出访问会士奖(Distinguished Visiting Fellowship award)。

建设我国生物医用材料的“西点军校”

科技资源的战略重组和系统优化将促进全社会科技资源的高效配置和综合利用,极大提高创新能力,其关键在于实施重大科技创新平台的建设。2005年,中国第一个国家级生物医用材料研究开发机构―――国家生物医学材料工程技术研究中心,在四川大学举行正式挂牌仪式,顾忠伟任中心主任。

国家生物医学材料工程技术研究中心是在张兴栋院士的领导下的四川大学生物材料工程研究中心的基础上于2000年经国家科技部批准组建的,2004年正式通过验收,如今成为我国第一个开放性国家级生物医学材料专业研发机构,意味着它将集科、工、贸、产、学、研为一体,是结合研究工作特点的按市场经济规律运作的股份制法人实体。

当时有相关专家称,该中心是我国生物医用材料科学基础和应用研究、教育及工程化技术成果孵化的重要基地,将成为我国生物医用材料的“西点军校”。而作为“校长”的顾忠伟却没有沉浸在畅想里,他对接下来的工作的艰巨性有着清醒的认识:从“仅几个教授、十来个学生”的现状到成为生物医用材料工程与技术的科技创新平台,无疑有很长的路要走。

如今,九年过去了,中心的发展成果是有目共睹的。在2007年及2011年科技部对全国百余家国家工程技术研究中心运行评估中连续两次获评优秀,2011年获“十一五”国家科技计划执行优秀团队奖表彰。在国家“973”、“863”、科技攻关和支撑计划、自然科学基金、国际科技合作等近百项国家级和省部级科研项目的支持下,中心取得了一系列标志性创新研究成果。例如:发现并确证Ca-P生物材料的骨诱导作用,初步建立生物材料骨诱导理论,并已拓展到材料对非骨组织诱导性研究;开拓和发展了一系列新型多功能纳米生物材料及其生物感知型药物/基因传递系统,揭示了高分子多层次结构及其调控方法与生物医学功能构筑的关系和规律;开创了肽类树状大分子与线性多肽的协同自组装研究,发现了特定结构的线型多肽可调控肽类树状大分子聚集态结构而发生“协同自组装”,并构建了基于低代数肽类树状大分子的高效基因载体;功能纳米生物(复合)材料及磁共振分子探针研究取得重大发现;生物活性涂层表面改性的研发成果促进了人工关节等行业技术升级;中心所属研究所在材料表面抗凝血改性及血管支架和人工心瓣膜的研发具有独创性并接近临床应用。

中心在国内外核心期刊已近900余篇,其中SCI收录700余篇,编著20余部;先后获包括国家自然科学奖二等奖、国家科技进步奖二等奖等国家和部省科技奖10余项;国家食品药品监督管理局颁发的III类医疗器械产品注册证7个;已授权发明专利30余项;为国家医疗器械行业制定国家标准4项、行业标准3项;已转移部分技术组建2亿投资的产业化基地。

作为国家级的生物医学材料工程与技术研究中心、国家973计划“生物材料”项目首席科学家所在单位,依托“生物医学工程”国家一级重点学科,同时也作为中国生物材料学会、中国材料研究学会生物医用材料分会以及四川省生物医学工程学会的挂靠单位,中心在国内外生物材料领域具有举足轻重的地位,并越来越彰显其引领作用。

中心现拥有一支以国际著名生物材料专家为学术带头人、中青年为骨干,涉及理工医等学科的多学科深交叉、结构合理的创新型研发团队。中心在职员工百余人,包括工程院院士1人、教授(研究员)17人,国家“973”首席科学家1人,享受国务院政府特殊津贴3人,四川省学术和技术带头人1人;所有科研人员都具有国外学习及工作的经历。此外,中心汇聚了众多国内外学界领袖,可谓群英荟萃、“星”光闪耀。中心聘请了师昌绪院士、卓仁禧院士、沈家骢院士、梁智仁院士等中科院/工程院院士,以及W.Bonfield教授、Jindrich (Henry) Kopecek教授、C.J. Kirkpatrick教授等20多位国内外著名的专家、院士为名誉教授、客座教授和兼职教授。

中心开展了广泛的国际交流与合作,与英、日、美、澳大利亚、荷兰、韩国等10多个国家的著名大学及科研机构签订了正式的科学研究与教育合作协议,并建立了广泛的信息交流和人员互访关系,已成为重要的生物材料国内外学术交流中心。2009年被科技部授予“生物医用材料国际科技合作与交流基地”。中心连年主办或参与主办了一系列生物材料领域的国内外学术会议:发起组织了两年一次的亚洲生物材料大会、中欧生物材料大会,以及每年一次的中日生物材料学术研讨会;主办了第19次国际生物陶瓷学会年会;特别是挂靠于中心的中国生物材料学会成功地赢得第九次世界生物材料大会在中国成都的主办权(2012年,四川成都),为我国争得了荣誉,中心张兴栋院士出任大会主席。

如今,国家生物医学材料工程技术研究中心正在发展成为一个在国际生物材料科学与工程领域有重要影响、与国际前沿同步及某些方面领先、国内综合实力处于领先地位、能够承担国家重大科研计划并解决本领域的重大关键科学问题的创新型研究群体,以及多学科交叉创新型高素质专业人才培养的国家级重要基地及科技成果孵化/转化中心,为提升我国生物材料科学与工程进入国际最前沿发挥核心作用,为我国高技术生物医用材料前沿产业的形成及持续发展,满足和保障国民健康需求和社会、经济及国防事业发展做出显著贡献。

搭建从科技通往产业的桥梁

科技的最终目的是造福人类。科学研究的一个完美方式,是把上游的基础研究和下游的具体应用紧密连接起来。

和很多高新技术研究者一样,在顾忠伟的创新链条上,技术突破似乎从来都不是最难的一环,最具挑战的事情是,怎样才能把技术转化为应用,进而形成产业。因为他始终认为,高技术研究成果只有开发为产品进入市场、服务民众,才能体现其真正的价值。所以,搭建从科技通往产业的桥梁,便成了他心中始终紧绷的一根弦。

伴随着临床的成功应用,一个生物医用材料及制品产业已经形成,它不但是整个医疗器械(生物医学工程)产业的基础,而且是世界经济中最有生气的朝阳产业。90年代后期全球的生物医用材料和医疗器械市场以每年10%~15%的速度快速增长。即使在当今全球经济低迷的大环境下,生物材料和医疗器械也是少数几个保持高增长的产业之一,充分体现了生物材料具有强大的生命力和广阔的发展前景。可以说,生物材料是世界经济中最有生气的朝阳产业。

在我国,医疗器械产业近10年来虽以高达15%~18%的年增长率持续增长,但国产产品所占世界市场份额却不到3%。就2006年而言,我国医疗器械产业的销售额约99亿美元,其中生物医用材料及医用植入器械等制品产业仅17亿美元,这与我国13亿人口对生物医用材料及其制品的巨大需求极不相符。进口产品的大量涌入迅速占领我国市场,昂贵的价格不仅沉重地增加了人民和政府医疗费用的负担,且民族产业的发展面临严峻挑战,有可能丧失我国在未来世界经济这一支柱产业中的应有之地。因此,发展生物医用材料产业,已是我国社会、经济和国家安全事业发展的迫切需求,特别是满足全民保健,建立稳定、和谐小康社会的迫切需求。

在国家中长期科技发展规划战略研究及纲要撰写等工作中曾做出重要贡献的顾忠伟有着高瞻远瞩的目光和高屋建瓴的观点。他认为,生物医用材料的产业化不是一蹴而就的事情,要建成完整的高技术生物医用材料和医用植入体产业体系和科技创新体系,掌握涉及市场竞争力和国家安全的核心技术,具有不断取得产业化意义重大的自主专利技术的科技创新能力,完成产业结构调整和技术升级,中端产品和大部分高端产品实现国产化,并扩大出口,使生物材料科学和工程研究跃居国际前三位,产品占世界市场份额达10%~15%,使我国生物医用材料科学和高技术产业跨越式地跃居国际先进行列,成长为国民经济的一个支柱性产业。

第8篇:高分子材料加工新技术范文

一、国外新材料产业发展概述

(一)全球化发展趋势明显,发达国家占据产业高端

引领全球新材料研发新材料技术是世界上公认的六大高技术领域之一,新材料产业被认为是21世纪最具发展潜力的产业,对未来发展将会产生巨大影响。世界发达国家争夺科技创新和产业发展的先机,纷纷将新材料产业放到重要战略地位来优先发展,积极抢占新材料领域的国际竞争制高点。全球范围内新材料产业迅速发展,新材料技术研发格局的全球化趋势日趋显著。美国、日本、德国及欧盟国家研发起步早、发展快,既是新材料研发的领跑者,也是全球主要的生产和使用者,不断扩大研发投入规模,始终保持比较突出的技术领先优势。世界各国还将国防科技建设领域的新材料研发列为重点,开展战略性研发以稳固领先地位。近1/3的世界500强企业都在新材料技术研发和产业化方面投入大量的资金和人力,在材料产业领域内,以杜邦、道康宁、巴斯夫、TDK、信越为代表的大型跨国集团已结成战略研发同盟,新材料产业国际化合作趋势不断加强。

(二)发达国家侧重领域不同,不断取得技术突破

发达国家基于各自优势形成各具特色的新材料产业。美国在新材料研发上占据全球领先地位,侧重于生物材料、信息材料、极端环境材料及材料计算科学等领域。日本发展新材料的目标是保持产品的国际竞争力,将纳米技术和材料列为四大重点领域之一,想在尖端领域赶超欧美,在已有材料的性能提高、合理利用和回收再生方面居世界领先。欧盟的战略目标是保持在航空航天材料等领域的竞争领先优势,重点发展催化剂、光电材料等十大领域。俄罗斯想在航空和国防方面与美国抗衡,主要研发方向是结构材料和功能材料。韩国重点发展下一代高密度存储材料、生物和纳米材料、未来碳材料、高效结构材料等,将新材料科技作为确保2025年国家竞争力的6项核心技术之一,成为继美、日、德之后的新材料产业第四强国。世界各国在新兴前沿领域竞争激烈,2015年分别取得了一批技术突破。

(三)产业规模增长加速,市场前景广阔

世界上新材料约有100万种,各国已注册的大约30万种。2000年,全球新材料市场规模约4000亿美元,到2007年新材料产业规模为6602亿美元,年均增长不到10%。到2009年,全球新材料产业总体规模达9980亿美元,2007―2009年间年均增长超过20%。2008年,即使受全球金融危机影响,新材料产业仍保持了约25%的增长速度。赛瑞产业研究院于2015年对10大新材料市场进行了预测分析:2019年,全球3D打印材料市场规模达6.5亿美元,未来5年年均复合增长率17.9%;石墨烯市场预计在2018年后起飞,到2023年市场规模为13.4亿美元,年均复合增长率47.21%;未来5年,超材料、相变材料的市场规模年均复合增长率分别为27.6%和19.8%,超导磁体应用将稳步发展,超导电气设备有望显著增长。

(四)新材料产品日新月异,石墨烯材料成为全球新热点

国外新材料发展呈现出以下热点:一是石墨烯离产业化应用越来越近,二是隐形材料、隐声材料推动军事工业新发展,三是OLED显示材料及量子点样机已登台展出,四是能源材料的能效越来越高,五是电子信息材料恢复增长,六是生物医用材料市场容量大。2010年以来,与石墨烯相关的研究和产业化开发持续升温,2015年成为发展高潮,欧洲、美国、日本、韩国等国家和地区都对推动石墨烯材料发展做出了战略部署,如欧盟于2014年制定实施石墨烯旗舰计划。未来几年,亚太地区将成为石墨烯市场增长速度最快的地区,其中中国市场增长态势最为迅猛;氧化石墨烯是最大门类;能源应用已成为的增长最快石墨烯第三大市场。

(五)新材料产业发展出现新特点,融合发展趋势明显

新材料技术和产业发展趋势呈现“六化”,即材料发展低维化和复合化、结构功能一体化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备及应用绿色化趋势明显,表面涂层或改性目前广为使用、经济合理,具有广阔的发展前景。新材料技术与信息技术、生物技术、能源技术相互融合,形成跨学科、跨领域发展态势,对其他产业发展起到较好的推动和支撑作用。产业纵向联合、协同发展,国外很多先进企业十分重视行业的系统布局,产业链向下游应用延伸,上下游产业纵向联合,形成行业垄断。未来新材料产业更加注重可持续发展,不断开发高效、绿色、低能耗、可回收利用的新材料,开发数字化、智能化制造技术,加强与资源环境的协调发展。全球合作继续深化,国际企业巨头加快步伐主导全球产业布局。

二、我国新材料产业发展现状与趋势

(一)“十二五”期间保持较快增长,产业体系初步形成

经过几十年的发展,我国新材料产业初步形成了包括研发、设计、生产和应用等环节的门类较为齐全的产业体系,主要包括金属、无机非金属、高分子、复合材料等几大类产品,其中稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。“十二五”期间,我国新材料产业一直保持较快增长态势,年均增速保持在25%左右,产业规模由2010年的6500亿元增长至2014年的16000亿元左右。新材料产业关键技术不断取得重大突破,产品品种不断增加,高端金属结构材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料的保障能力明显增强,先进高分子材料和特种金属功能材料的自给能力也不断提高。

(二)地方发展热情较高,国际合作不断深化

经过多年发展,我国新材料产业基本形成长三角、珠三角和环渤海三个大型新材料产业集群。长三角地区工业基础好、产业配套齐、交通物流便利,以发展航空航天、新能源、电子信息、新型化工等领域的新材料为主。珠三角地区新材料产业集中度高,下游产业拉动作用明显,在电子信息材料、改性工程塑料、陶瓷材料等领域形成较强优势;环渤海地区科研支撑能力较强,在稀土功能材料、膜材料、硅材料、高技术陶瓷、磁性材料、特种纤维等领域具有较大优势。“十二五”期间,有80%以上的地区在战略性新兴产业相关发展规划中选择发展新材料产业,很多地方制定实施了本地区新材料产业发展专项。目前在新材料领域建立了约70家国家级高新技术产业化基地,组成了多个专业化的区域联盟。很多地方和企业加强与国外先进地区、科研机构和企业之间的合作,全球合作步伐加快。

(三)“十三五”面临重大发展机遇,仍将保持快速增长

“十三五”时期是我国实施创新驱动发展战略、促进产业结构转型升级、实现经济增长方式转变的关键时期,新型城镇化、消费升级制造业转型升级、资源环境保护等对新材料产生巨大的市场需求,新材料产业面临难得的发展机遇。目前我国化工新材料自给率仅为62%,其中工程塑料、高端聚烯烃塑料等产品自给率不到50%,大量高端材料依赖进口,同时新材料尤其是高端新材料领域是国际竞争的战略性前沿,我国经常遭遇发达国家的封锁,必须立足自主研发发展壮大,这就为我国新材料产业提供巨大发展空间。“十三五”时期,国家相关政策措施将推动新材料产业做大做强。目前科技部首批的25个国家重点研发计划重点专项中,包括纳米科技、重点基础材料技术提升与产业化、战略性先进电子材料、材料基因工程关键技术与支撑平台等多个新材料领域专项。

(四)新材料领域研究屡获突破,细分行业商用有望拓宽

过去几十年,随着基础化学和材料以及纳米、生物、信息技术等方面的科研实力的不断积累,我国在新材料领域的创新点将不断涌现,应用领域不断扩大,产业化步伐大大加快。“十三五”期间,新材料产业有望成为我国产业升级的主要驱动力之一,其中石墨烯、碳酸锂、纳米、碳纤维等细分领域技术也不断突破,商业应用领域有望进一步拓宽。2015年全国各地出现石墨烯发展热潮,纷纷建立了产业技术联盟和产业基地。我国的石墨烯应用专利集中在锂电、储能、复合材料等领域,石墨烯的散热、导电等性能应用方面已进入产业化,智能石墨烯手机、柔性石墨烯散热薄膜等新产品成功问世。新型石墨烯基高能量度锂离子电容器技术通过鉴定,促进和加快了石墨烯在能源领域的产业化应用。

(五)融合发展初露端倪,未来将成为发展大趋势

材料产业是国民经济的基础工业,新材料的发展与下游应用密切相关,产业链上下游如果不能很好地融合和联动,要形成大规模产业化并实现升级发展就很困难。新材料产业的上下游融合已经不仅仅是一种发展趋势,而是产业发展的现实选择。例如,在工信部的支持下,中国电子化工新材料产业联盟于2015年11月在北京宣布成立,包括电子化工新材料行业的龙头和代表性企业、下游集成电路和平板显示电子信息行业最具代表性的用户企业以及相关大学、研究机构及协会等共48家成员单位,打破行业界限,破除行业壁垒,促进上下游跨界融合和产学研用深度结合,推动国产化工新材料在电子领域的应用。

三、我国新材料发展路径选择

(一)新材料产业发展模式亟待转变

目前从总体上看,我国新材料高端产品大量依赖进口,低端产品大量产能过剩;产业链纵向衔接不好,研发创新和投资的风险过高;新兴领域以中小企业为主,缺乏龙头企业整合资源。在新材料的产业化方面,与发达国家相比存在明显差距,产业链之间没有很好衔接是主要原因之一,上下游产业间缺少交流合作平台,新产品开发与市场服务脱节、产学研用脱节、上中下游衔接脱节、产品标准和应用标准脱节等问题成为产业发展瓶颈性制约。

从国内外发展状况看,发达国家垄断了新材料的高端技术和产品市场,对我国采取严密的产品禁运和技术封锁。虽然国内发展新材料的热情很高,但在跨国公司的挤压下大都集中在中低端产品市场,相互展开“价格战”,竞争日益激烈,不但大大提高了研发新产品和新技术的风险,更重要的是大大压低了企业利润,在稀薄的利润空间里企业难有能力投资创新,没有创新支撑,新材料产业难以做大做强。因此,我国新材料产业的进一步发展必须要转变发展模式和路径。

(二)新材料产业发展路径选择

充分考虑新材料技术和产业发展的特点和趋势,未来在培育发展新材料中要立足创新驱动和融合发展,创新产业发展模式和发展路径,实现可持续发展。

一是坚持技术引领、创新驱动的发展路径。技术优势是新材料企业和产业立于不败之地的基础,要摆脱以前快速扩张的规模化发展模式,以技术为根本、以创新为驱动,高起点、高品质地培育和发展新材料产业。加大对高端和前沿新材料的研究开发支持力度,加强对研发成果的产业化应用开发;积极引进国外高端技术和产品,加强消化吸收再创新,严禁引进中低端成套技术和设备;鼓励参与国际相关行业标准的制定;鼓励创立研究型新材料企业,鼓励企业间的战略合作和兼并重组,培育发展有自主创新能力的大型新材料企业。

二是坚持聚焦重点、错位发展的发展路径。新材料技术应用领域十分广泛,形成众多行业门类,而且技术发展更新较快。目前各地方发展新材料产业的热情较高,行业门类难免重复,因此国家对各地方要加以引导。就地方而言,要坚持量力而行的原则,根据区域创新能力、产业基础等条件,选择重点发展领域,聚焦重点,不断进步,不停积累,在专业领域争取有所突破形成稳固市场,区域间形成错位发展的格局,使全国新材料产业实现跨越发展。

三是坚持先行介入、纵向融合的发展路径。发展实践证明,新材料在推广应用环节的投入强度和难度往往要大于研究开发阶段。培育发展新材料产业要在上下游环节建立交流合作平台,做好产业链纵向衔接,特别注重下游应用领域的预先介入,上游企业根据应用需求制定新材料研发生产方案,围绕应用深化产学研用紧密合作,缩短市场推广应用期,有效规避研发创新风险,激励企业提高研发生产动力。大力支持上下游产业以联盟等形式建立战略合作,在产业技术创新联盟中引入下游用户,在上下游企业之间、产学研用之间建立深度合作,实现纵向融合发展。

第9篇:高分子材料加工新技术范文

【关键词】建筑;防水工程;新技术;内容

建筑防水工程新技术是建筑防水工程中推行新型防水设计、新型防水材料、新型防水施工技术以及新型管理体系等一整套综合技术。根据各项防水工程的特点坚持因地制宜、按需选材、防排结合、综合治理的原则,不断提高防水新技术的技巧和应用水平,并抓住设计、材料、施工、管理四个环节的技术要点是成功的关键。

1 优秀的防水设计是防水工程成功的先决条件

建筑防水工程是建筑工程的一个重要的组成部分,建筑防水工程的设计,体现了设计师对建筑物实现不同防水功能要求的构想。建筑物防水工程按照工程所在部位,分为四项分项工程,即:屋面防水工程、地下防水工程、厕浴间防水工程和外墙墙面及板缝防水密封工程。设计时必须考虑:

1.1 根据工程的重要程度和防水等级,执行并达到国家规范的要求。在国家强制性标准“屋面工程技术规范”(50207―修订报批稿)和“地下防水工程技术规范”(送审稿)中均明确的规定了一~四级的防水等级及设防要求和具体规定。设计人员应按建筑物的重要程度,分别按照使用功能及防水耐用年限等不同等级的防水设防要求进行防水构造设计。屋面、地下防水的等级划分、适用范围及设防要求,

1.2 进行防水工程设计时,应充分分析该工程所处的工作环境条件(1)水文、地质和大气环境(温度、湿度、是否直接接触紫外光、臭氧等)的影响;(2)建筑物结构情况:是否存在变形(一次性、长期反复变形)的可能;(3)相关工程的影响(保温层、找平层、保护层等所用建筑材料及施工方法的影响);(4)有否化学物质(酸雨、化学污染源、高浓度臭氧等)及霉菌、生物损害的影响;(5)有否外力损伤的可能。

通过对可能产生影响的各种环境因素,以及影响的主次程度的分析,设计选用最适宜的防水材料和最佳处理方案。

1.3 防水工程的设计除应达到规范规定的各项要求之外,还应特别注意下述重点部位的设计如:(1)确保防水层的整体性,由几个群体组合而成的工程如结构有贯通,必须考虑实现防水整体性要求的有效措施;(2)确保工程节点构造的妥善处理。节点部位的防水应按照规范的要求、标准图进行处理;(3)坚持防排结合的防水设计原则,并应根据工程的具体设防等级的要求,考虑采用刚柔结合、卷材与涂料、密封材料相结合等多道防水设防的设计;(4)选择最能满足本项工程防水要求的适宜的防水新材料。

2 防水工程新材料的选择及应用

选好用好新型建筑防水材料是搞好建筑防水工程质量的基础条件。我国新型建筑防水材料的发展速度很快,目前新型防水材料主要可以分为五大类别:高聚物改性沥青类防水卷材;合成高分子防水卷材;防水涂料;密封材料;刚性防水材料。各种防水材料分别具有不同的性能特点,将其用于它所适宜的防水部位,可有效的解决工程防水问题。

2.1 高聚物改性沥青类防水卷材;

传统的纸胎石油沥青类防水卷材是由原纸作为胎体以石油沥青作涂盖层构成的厚度约1mm左右的卷材,这种因以石油沥青为涂盖物而造成低温易脆裂、耐高温能力差的卷材,因以纸为胎基而造成强度较低、无延伸率、吸油率低而胎基易腐烂、厚度过薄而只能采用多层热油施工作业,不但施工手段落后,生产效率低,劳动强度大,而且还污染环境,由纸胎石油沥青防水卷材的综合性能更决定了它的使用寿命一般只能有2~5年左右,因此使防水工程经常处于反复翻修状态。自20世纪80年代中期我国开始自行研制和由先进国家引进高聚物改性沥青类防水卷材的生产技术和生产设备,目前我国已具备有年产数千万平方米的高聚物改性沥青类防水卷材的生产能力。

2.2 合成高分子防水卷材品种和特点

合成高分子防水卷材具有传统的纸基石油沥青油毡无可比拟的高强度和高延伸率,很好的高低温性能,有的合成高分子防水卷材还具有很好的弹性,很好的耐久性,几乎所有的合成高分子防水卷材都有很轻的质量,并可采用单层冷粘工法施工,改善了施工环境,因此合成高分子防水卷材具有较强的生命力。合成高分子卷材的品种繁多,目前在国内最有影响的品种为三元乙丙橡胶防水卷材,氯化聚乙烯――橡胶共混防水卷材,聚氯乙烯卷材,氯化聚乙烯防水卷材,聚乙烯防水卷材等。

2.3 防水涂料

建筑防水涂料是建筑防水工程中应用范围最广泛的另一大类重要的防水材料,防水涂料在应用前是可流动或粘稠的液体,经现场涂刷后固化形成防水层。防水涂料具有防水卷材所不具有的一些特点,如:防水性能好,固化后可形成无接缝的防水层;操作方便,可适应各种形状复杂的防水基面;与基层粘结强度高;有良好的温度适应性;施工速度快,易于维修等。防水涂料的品种较多,按成膜物的成分分类,、可以分为合成高分子涂料和改性沥青类涂料。合成高分子涂料中包括聚氨酯系列涂料、丙烯酸酯类系列涂料,硅橡胶系防水涂料以及合成橡胶系防水涂料(如氯磺化聚乙烯涂料等)按涂料的溶剂类型分类。又可分为水乳型涂料和溶剂型涂料、聚合物水泥基复合涂料等。这些涂料各具特色的性能,决定了防水涂料有非常宽阔的应用范围。

2.4 建筑密封材料

随着建筑形式的多样化,及新型墙体材料的大量应用,建筑密封材料在防水密封工程中的作用越来越重要。建筑密封材料按产品形式分类,可分为三大类:定型密封材料(止水带、密封圈、密封带、密封件等);半定型密封材料(遇水膨胀胶条等);无定形密封材料(密封膏)。在建筑防水工程中应用最多的是各种建筑密封膏,近几年来,密封膏的应用范围还在不断扩大。

2.5 刚性防水材料

刚性防水材料主要可分为防水混凝土和防水砂浆。主要原理是将外加剂或合成高分子材料经合理掺配加入水泥砂浆或混凝土中,起到减少或抑制孔隙率,堵塞毛细孔,增加密实性作用,而形成的具有一定抗渗能力的防水砂浆或防水混凝土。防水混凝土是建筑物地下防水设防中的重要防水措施。地下工程防水技术规范中已明确规定:建筑物主体结构的地下防水应以防水混凝土结构为主防水层。

3 结束语

建筑防水工程是建筑工程中的一项重要的分项工程,关系到建筑物使用功能的正常运行和建筑物的使用寿命,因此必须积极推广建筑防水工程新技术。

参考文献