Tesis de graduación de materiales poliméricos
Tesis de Graduación 1 de Materiales Polímeros
Análisis de la Tecnología de Moldeo de Materiales Polímeros.
La tecnología de moldeo de materiales poliméricos se está desarrollando rápidamente en la industria. Este artículo presenta el desarrollo de la tecnología de moldeo de materiales poliméricos, analiza su investigación innovadora y detalla la tendencia de desarrollo de la tecnología de moldeo de materiales poliméricos.
Materiales poliméricos; procesamiento de moldes; tecnología
En los últimos años, el desarrollo de algunos campos especiales, como la industria de la aviación y las industrias de vanguardia de defensa, ha puesto gran énfasis en la alta resistencia. , alto módulo y peso ligero y otras propiedades han planteado requisitos más altos, y se ha vuelto cada vez más urgente desarrollar polímeros de alta resistencia con varios requisitos específicos.
1. Desarrollo de la tecnología de moldeo de materiales poliméricos
En los últimos 50 años, la industria de la síntesis de polímeros ha logrado grandes avances. Por ejemplo, se ha mejorado enormemente la estructura de la extrusora utilizada para la granulación y se ha mejorado enormemente el rendimiento. En la década de 1960, las extrusoras de un solo tornillo se utilizaban principalmente para la granulación, con una producción de aproximadamente 3 t/h; desde la década de 1970 hasta mediados de la de 1980, se utilizaron mezcladores continuos y extrusoras de un solo tornillo para la granulación, con una producción de aproximadamente 10 t; /h; desde los 20 Desde mediados de los años 1980. Utilizando una extrusora de doble tornillo y una bomba de engranajes para la granulación, la producción puede alcanzar 40-45 t/h, y la dirección del desarrollo futuro es que la producción pueda alcanzar 60 t/h.
En 1950, el La producción anual de plástico fue de 2 millones de toneladas. Década de 1990. La tasa de crecimiento anual promedio de la producción de plástico es del 5,8% y aumentará a 65.438 millones de toneladas entre 2000 y 2065, acelerando la producción a gran escala y de bajo costo. Con el desarrollo de la industria del automóvil, los requisitos de ahorro de energía, alta velocidad, apariencia hermosa, protección del medio ambiente, conducción cómoda, seguridad y confiabilidad se están volviendo cada vez más importantes. La continua expansión de la escala del automóvil y la mejora del rendimiento han impulsado el desarrollo de la industria de piezas y materiales relacionados. Para reducir el coste de todo el vehículo y aumentar la carga útil del propio vehículo, es crucial aumentar el uso de materiales plásticos en el vehículo.
Según los informes, las piezas de plástico actuales de 100 kg en los automóviles pueden reemplazar los materiales tradicionales de los automóviles (como el acero, etc.) que originalmente requerían entre 100 y 300 kg. Como resultado, cada vez más piezas metálicas de los automóviles se sustituyen por piezas de plástico. Además, alrededor del 90% de las piezas de automóviles deben formarse mediante moldes. Por ejemplo, para fabricar un automóvil normal se necesitan más de 1.200 juegos de moldes. En países con industrias de fabricación de automóviles desarrolladas, como Estados Unidos y Japón, más del 50% de los productos de la industria de moldes son moldes para automóviles.
En la actualidad, los principales objetivos del procesamiento de materiales poliméricos son una alta productividad, un alto rendimiento, un bajo coste y una entrega rápida. Los productos se están desarrollando hacia el tamaño pequeño, las paredes delgadas y el peso ligero en términos de moldeado y procesamiento, están cambiando de variedades a gran escala a múltiples con ciclos cortos de I+D y hacia un bajo consumo de energía, un reciclaje completo y cero emisiones; .
En segundo lugar, investigación innovadora sobre la tecnología actual de moldeo y procesamiento de materiales poliméricos
(1) Tecnología y equipos de procesamiento de reacción dinámica de polímeros
Se desarrolla tecnología de procesamiento de reacción de polímeros sobre la base de la extrusora de doble husillo existente. La empresa extranjera Berstart ha desarrollado una extrusora de diez tornillos para reacción y mezcla continua, que puede resolver los problemas de otras extrusoras (incluidas las de doble tornillo y las de cuatro tornillos) como reactores. La investigación y el desarrollo de la tecnología de procesamiento de moldeo por reacción en mi país aún están en su infancia, pero el desarrollo económico de mi país requiere fuertemente el desarrollo de la tecnología de procesamiento de moldeo por reacción de polímeros. La tecnología clave para la producción continua de policarbonato (PC) y nailon mediante el método de intercambio es el equipo de extrusión por reacción del reactor de policondensación. Mi país produce decenas de millones de toneladas de polímeros modificados y sus materiales de aleación cada año. La tecnología clave es también la tecnología y el equipo de extrusión por reacción.
Los equipos de procesamiento de reacción que se utilizan actualmente en el país y en el extranjero son, en principio, el producto de equipos tradicionales de mezcla y agitación. Todos ellos tienen problemas con la transferencia de calor, la transferencia de masa, la mezcla y las reacciones químicas, y el peso molecular y. La distribución de los productos de reacción es incontrolable. Además, los altos costos de inversión en equipos, el alto consumo de energía, el alto ruido y el sellado difícil también son deficiencias de los equipos de tratamiento de reacción tradicionales. La tecnología y los equipos de procesamiento de reacciones dinámicas de polímeros son completamente diferentes de la tecnología tradicional en términos de principios de procesamiento de reacciones y estructuras de equipos. Esta tecnología introduce el campo de vibración mecánica causado por el campo electromagnético en todo el proceso de extrusión de reacción de polímeros para lograr el propósito de controlar el proceso de reacción química, la estructura condensada del producto de reacción y las propiedades físicas y químicas del producto de reacción.
Esta tecnología supera teóricamente la dificultad de controlar el proceso de mezcla y la distribución del tiempo de residencia de monómeros o prepolímeros poliméricos, y resuelve el problema de la masa, el momento y la reacción durante la reacción del polímero bajo la acción del campo de fuerza de vibración. Problemas de transferencia y equilibrio de energía, al tiempo que se resuelve técnicamente el problema de la integración de la estructura del equipo. El nuevo equipo tiene las ventajas de tamaño pequeño, peso ligero, bajo consumo de energía, bajo nivel de ruido, rendimiento del producto controlable, buena adaptabilidad y alta confiabilidad. Estas ventajas son incomparables o simplemente incomparables con la tecnología y los equipos tradicionales. Esta nueva tecnología coloca la tecnología de procesamiento de reacción de polímeros de China directamente a la vanguardia de la tecnología mundial y lidera el campo en este campo.
(2) Nueva tecnología de preparación de materiales basada en equipos de procesamiento de reacción dinámica.
1. Tecnología de moldeo por reacción de síntesis directa para sustratos de discos ópticos de almacenamiento de información.
Esta tecnología supera los problemas de los métodos tradicionales, como muchos enlaces intermedios, ciclos largos, alto consumo de energía, fácil contaminación durante el almacenamiento y transporte y un pretratamiento complejo antes del moldeo. Integra los tres procesos principales de producción de resina de PC, almacenamiento y transporte intermedio y moldeo de base de disco. Combina tecnología dinámica de moldeo por reacción continua, investiga la tecnología de producción continua de transesterificación y desarrolla equipos de moldeo por inyección de precisión de discos ópticos para lograr ahorro de energía y reducción del consumo. y control efectivo de la calidad del producto.
2. Nueva tecnología para la preparación de materiales compuestos poliméricos/inorgánicos mediante fortalecimiento de campo físico. Esta tecnología diseña las propiedades y funciones de la superficie de partículas inorgánicas bajo la acción de un fuerte campo de fuerza de corte vibratorio (diseño de partículas). En un entorno de procesamiento continuo diseñado, la modificación in situ, el recubrimiento in situ y la dispersión forzada de partículas inorgánicas por polímeros se logran sin agregar ni agregar otros modificadores químicos para lograr materiales compuestos poliméricos/inorgánicos de preparación continua.
3. Tecnología dinámica de preparación de vulcanización completa de elastómero termoplástico. Esta tecnología introduce el campo de fuerza de vibración en todo el proceso de mezcla y extrusión, controla el proceso de vulcanización y enderezamiento, realiza la vulcanización dinámica y completa de la fase de caucho durante el proceso de mezcla y resuelve el problema de inversión de fase de la fase mezclada durante la proceso de mezcla. Desarrollé tecnología y equipos de vulcanización dinámica de elastómeros termoplásticos con derechos de propiedad intelectual independientes, mejorando el nivel técnico del TPV de mi país.
3. Tendencia de desarrollo de la tecnología de moldeo de materiales poliméricos
En los últimos años, el Centro Nacional de Investigación en Ingeniería de nuevos equipos de moldeo ha completado con éxito el Plan Nacional de Antorcha y el Plan Nacional? ¿Ochenta y cinco? ,?Noveno Plan Quinquenal? Al mismo tiempo, concede gran importancia a la transformación e industrialización de los logros científicos y tecnológicos, completó proyectos de apoyo para más de 20 proyectos de industrialización y estableció Guangzhou Huaxinke Machinery Co., Ltd. y Beijing Huaxinke Plastic Machinery Co., Ltd. , convirtiéndola en una empresa con derechos de propiedad intelectual independientes. Se promueven y aplican nuevas tecnologías y nuevos equipos en el país y en el extranjero. Los equipos de extrusión de plastificación dinámica electromagnética de plástico han formado 7 series de especificaciones, y en los últimos dos años se han promovido y aplicado casi 800 conjuntos en más de 20 provincias, municipios y regiones autónomas de todo el país. Las ventas superaron los 150 millones de yuanes y algunos de los nuevos equipos se vendieron a los Países Bajos, Tailandia, Bangladesh y otros países, generando buenos beneficios económicos y sociales.
Por ejemplo, en 2000 y 2001, la línea de producción de láminas de espuma dinámica electromagnética de PE en Guangdong ahorró al país casi 160.000 dólares estadounidenses en divisas. Cada línea de producción puede ahorrar a las fábricas de productos 210.000 K en facturas de electricidad cada año. año. La máquina de moldeo por inyección dinámica electromagnética de plástico ha desarrollado y perfeccionado cinco series de especificaciones y las ha puesto en producción en masa y las ha introducido en el mercado. Se ha completado el trabajo piloto e industrialización de la extrusora mezcladora dinámica electromagnética para plásticos y actualmente se encuentran cuatro especificaciones desarrolladas; siendo puesto en producción para uso de prueba. En la actualidad, la demanda del mercado de nuevos equipos es muy buena. El Centro Nacional de Investigación de Ingeniería para Nuevos Equipos de Moldeo de Polímeros está reorganizando Guangzhou Huaxinke Machinery Co., Ltd.. Combinando tecnología y capital, introduciendo nuevos mecanismos de gestión y mercado, y esforzándose por lograrlo. realización dentro de dos o tres años Las ventas anuales de equipos nuevos superan los 100 millones. China se ha unido a la OMC y todas las industrias enfrentarán graves desafíos.
En resumen, nuestro país debe tomar el camino del desarrollo de tecnología y equipos de moldeo de materiales poliméricos con características chinas, romper el bloqueo tecnológico de países extranjeros y lograr la transformación del seguimiento al salto de la frontera tecnológica; y cultivar la propiedad intelectual independiente. Es la única manera de promover la integración de la investigación científica y la industria, acelerar la transformación de los resultados en productividad y acelerar el desarrollo de industrias de procesamiento y moldeado de materiales poliméricos de alta tecnología en mi país.
Referencias:
[1] Chris Rauwendaal, Polymer Extrusion, Carl Hanser Verlag, Munich/FkG, 1999.
Qu, Teoría y Tecnología de la Plastificación Dinámica de Polímeros[M]. Prensa científica de Beijing 200547435.
Qu, Método y equipo de extrusión de plastificación dinámica electromagnética de polímeros [J] patente china 9O101034.0, patente estadounidense I990 5217302, 1993.
Tesis de graduación de materiales poliméricos 2
Perspectivas de desarrollo de materiales poliméricos
Resumen: Con el desarrollo de la producción y la tecnología, y la búsqueda de conocimientos por parte de las personas, varios requisitos nuevos Se han propuesto mejoras para el rendimiento de los materiales poliméricos. En los tiempos modernos, los materiales poliméricos, como los materiales metálicos y los materiales inorgánicos no metálicos, se han convertido en materiales importantes en la ciencia, la tecnología y la construcción económica. Este artículo analiza principalmente las perspectivas de desarrollo y las tendencias de los materiales poliméricos.
Palabras clave: materiales poliméricos; desarrollo; perspectivas
El estado de desarrollo y las tendencias de un material polimérico
Los materiales poliméricos son un material importante, después de aproximadamente medio siglo. del desarrollo, ha desempeñado un papel enorme en diversos campos industriales. Desde la perspectiva de que los materiales poliméricos están estrechamente relacionados con la economía nacional, la alta tecnología y la vida moderna, la humanidad ha entrado en la era de los polímeros. La industria de materiales poliméricos no solo debe proporcionar una gran cantidad de nuevos productos y nuevos materiales con una gran cantidad, amplia gama y cambios rápidos para la producción industrial y agrícola y la vida de las personas, sino que también debe proporcionar materiales estructurales de alto rendimiento cada vez más efectivos y Materiales funcionales para el desarrollo de alta tecnología.
En vista de esto, los materiales poliméricos de mi país deberían centrarse en el desarrollo de plásticos de ingeniería, materiales compuestos, materiales poliméricos de cristal líquido, cinco direcciones de materiales de separación de polímeros y materiales poliméricos biomédicos.
En los últimos años, con el desarrollo de campos tecnológicos de vanguardia como la electricidad, la electrónica, la información, los automóviles, la aviación, el desarrollo aeroespacial y oceánico, para adaptarnos a las necesidades de este desarrollo, ¿qué progreso debemos hacer? Con un mayor desarrollo, los materiales poliméricos se han vuelto cada vez más activos en la transformación continua hacia una alta funcionalidad y alto rendimiento, y han logrado importantes avances.
2. Aplicación de materiales poliméricos en diversos campos
1 Aplicación de materiales poliméricos en la industria mecánica
Aplicación de materiales poliméricos en la industria mecánica cada vez más extendida. ¿Plástico en lugar de acero? ,?Plástico en lugar de hierro? Se ha convertido en el punto de interés y el foco de la investigación actual en ciencia de materiales. Este tipo de investigación ha ampliado el alcance de la selección de materiales y ha transformado los productos mecánicos tradicionales, seguros, pesados y de alto consumo, en seguros, livianos, duraderos y económicos. Por ejemplo, los elastómeros de poliuretano y los elastómeros de vinagre de poliuretano tienen una resistencia al desgaste particularmente sobresaliente. En algunos disolventes orgánicos como el queroseno y las mezclas de mortero, su resistencia al desgaste es menor que la de otros materiales. El elastómero de poliuretano se puede utilizar para el impulsor y la placa de cubierta de las máquinas de flotación, y se usa ampliamente en máquinas de flotación con desgaste abrasivo. Otro ejemplo es el poliacetal, que tiene una excelente resistencia al desgaste y provoca menos desgaste del metal año tras año que el nailon. Modificado con politetrafluoroetileno, aceite de motor, enlaces disulfuro y lubricación química, el coeficiente de fricción y la cantidad de desgaste son menores. Debido a sus buenas propiedades mecánicas y resistencia al desgaste, el polioximetileno se usa ampliamente para fabricar piezas estructurales de diversos engranajes, cojinetes, levas, tuercas, diversas bombas y rieles guía. En la industria automotriz, puede reemplazar metales no ferrosos como zinc, cobre y aluminio, así como piezas estampadas de hierro fundido y acero.
Aplicación de materiales poliméricos en pilas de combustible
El espesor de la membrana del electrolito polimérico tiene un gran impacto en el rendimiento de la batería. Reducir el grosor de la película puede reducir en gran medida la resistencia interna de la batería y obtener una alta potencia de salida. La estructura esquelética de la membrana de intercambio de protones de ácido perfluorosulfónico tiene buena resistencia mecánica y durabilidad química. Los compuestos de flúor tienen las propiedades del agua de monje y el agua se descarga fácilmente. Sin embargo, la tasa de retención de agua disminuye cuando la batería está funcionando, lo que afectará la conductividad de la membrana del electrolito. Por tanto, el gas de reacción debería humidificarse. La tecnología de humidificación de la membrana de electrolito polimérico garantiza la excelente conductividad de la membrana, pero también trae problemas como un mayor tamaño de la batería, sistemas complejos y gestión del agua en ambientes de baja temperatura. En la actualidad, una serie de nuevos materiales poliméricos, como membranas mejoradas de intercambio de protones de polímero de ácido perfluorosulfónico, membranas de electrolitos de polímero de ácido sulfónico heterocíclico aromático resistente a altas temperaturas, materiales de fibra de nanocarbono y un nuevo tipo de material polimérico conductor, han atraído la atención de los lectores de investigación. atención.
Aplicación y desarrollo de materiales poliméricos en el tratamiento de semillas agrícolas moderno
Aplicación de materiales poliméricos en el tratamiento de semillas agrícolas moderno: El tratamiento químico de semillas de nueva generación generalmente se puede dividir en físico Para envolver , utilice agentes formadores de película poliméricos secos y húmedos para envolver las semillas. El recubrimiento de la superficie de las semillas utiliza agentes formadores de película poliméricos para envolver pesticidas y otros ingredientes en la superficie de las semillas. Granulación física de semillas: las semillas se mezclan y granulan con otros materiales poliméricos para mejorar la apariencia y forma de las semillas y facilitar la siembra mecánica. Progreso en la investigación y el desarrollo de materiales poliméricos para el tratamiento de semillas en la agricultura moderna: Los materiales poliméricos para el tratamiento de semillas se han desarrollado gradualmente desde materiales poliméricos de petróleo hasta materiales poliméricos naturales y funcionales. Entre ellos, los tipos más comunes e importantes de materiales poliméricos son los materiales poliméricos naturales de polisacáridos, los materiales poliméricos con buen rendimiento de membrana a bajas temperaturas, los materiales altamente absorbentes de agua, los materiales sensibles a la temperatura y los materiales poliméricos naturales desarrollados mediante la utilización integral de recursos biológicos naturales. , etc. Entre ellos, los recubrimientos de semillas sostenibles a partir de recursos biológicos son particularmente llamativos.
Aplicación de materiales poliméricos en tecnología sigilosa inteligente
Los materiales sigilosos inteligentes son un material funcional desarrollado con el desarrollo de materiales inteligentes y la demanda de equipos sigilosos. Tiene la función de detectar señales externas y procesar información. Materiales/sistemas que pueden ajustar automáticamente sus propiedades electromagnéticas, dirigirse y responder de manera óptima a las señales. A diferencia de los diseños tradicionales de sigilo externo y de ondas de radar internas, proporciona una nueva idea para el desarrollo y diseño de materiales sigilosos y es una tendencia inevitable en el desarrollo de la tecnología sigilosa. Los materiales poliméricos se han convertido en una importante dirección de desarrollo en el campo del sigilo inteligente porque pueden diseñar materiales a nivel microscópico, es decir, a nivel molecular, y ensamblarlos mediante enlaces químicos y enlaces de hidrógeno.
3. Perspectivas de desarrollo de materiales poliméricos
1 Alto rendimiento
Mejorar aún más la resistencia a altas temperaturas, la resistencia al desgaste, la resistencia al envejecimiento, la resistencia a la corrosión y la alta resistencia mecánica. Una dirección importante para el desarrollo de materiales poliméricos, desempeñan un papel extremadamente importante en los campos de la aviación, la industria aeroespacial, la tecnología de la información electrónica, la industria del automóvil y los electrodomésticos. Las tendencias de desarrollo de materiales poliméricos de alto rendimiento incluyen principalmente la creación de nuevos polímeros, la modificación de polímeros mediante el cambio de catalizadores y sistemas catalíticos, procesos de síntesis, polimerización, mezcla y reticulación, y cambios de polimerización mediante nuevos métodos de procesamiento. la modificación de materiales poliméricos mediante métodos de microcompuestos.
2. Alta funcionalidad
Los materiales poliméricos funcionales son el nuevo campo más dinámico en el campo de los materiales. Se han desarrollado varios materiales poliméricos funcionales nuevos, como polímeros que pueden conducir calor y electricidad como los metales, resinas súper absorbentes que pueden absorber miles de veces su propio peso y materiales poliméricos médicos que pueden usarse como órganos artificiales. En vista de los desarrollos anteriores, los materiales poliméricos absorbentes de agua, los materiales fotorresistentes, las membranas de separación de polímeros y los catalizadores poliméricos son direcciones de investigación para los polímeros funcionales.
3 Compuesto
Los materiales compuestos pueden superar las deficiencias de los materiales individuales, aprovechar al máximo las ventajas de diferentes materiales, ampliar el alcance de aplicación de los materiales poliméricos y mejorar los beneficios económicos. . Los materiales compuestos estructurales de alto rendimiento son una dirección importante en la revolución de los nuevos materiales.
Actualmente se utiliza principalmente en la industria aeroespacial, construcción naval, ingeniería marina y otros campos. Las futuras direcciones de investigación para materiales compuestos incluyen principalmente el desarrollo de materiales reforzados con fibras de alto módulo y alto rendimiento, la síntesis de resinas de matriz con alta resistencia, excelentes propiedades de procesamiento y excelente resistencia al calor, la mejora de las propiedades de interfaz y de unión, y el desarrollo de tecnologías de evaluación mejore.
4 Inteligencia
La inteligencia de los materiales poliméricos es un tema importante y desafiante. Los materiales inteligentes permiten que los materiales posean inteligencia avanzada que poseen los seres vivos, como predicción, autodiagnóstico, autocuración, autorreconocimiento y otras características, y pueden proporcionar respuestas satisfactorias a los cambios ambientales. Materiales de microcápsulas que controlan y regulan la liberación de fármacos según el estado del cuerpo humano, vasos sanguíneos artificiales y huesos artificiales que continúan creciendo o descomponiéndose según el crecimiento o curación de organismos y otros materiales médicos. De materiales funcionales a materiales inteligentes es otro salto en la ciencia de materiales. Es producto de la integración de nuevos materiales, tecnología de ingeniería molecular y atómica, biotecnología e inteligencia artificial.
5. Verde (apellido); verde
Aunque los materiales poliméricos han mejorado enormemente nuestra vida diaria, todavía no podemos subestimar los beneficios que aportan los materiales poliméricos en materia de contaminación. Aquellos materiales poliméricos que pueden ahorrar energía y recursos, emitir menos desechos, contaminar el medio ambiente y pueden reciclarse desde la producción hasta su uso han atraído gran atención, es decir, se requiere la producción ecológica de materiales poliméricos. Las principales direcciones de investigación son las siguientes: desarrollar la polimerización económica de átomos, seleccionar materias primas no tóxicas e inofensivas, utilizar recursos renovables para sintetizar materiales poliméricos y reciclar materiales poliméricos.
Cuatro observaciones finales
Los materiales poliméricos han hecho importantes contribuciones a la construcción económica de China. China ha establecido un sistema relativamente completo para la investigación, el desarrollo y la producción de materiales poliméricos. Aunque mi país comenzó tarde en el desarrollo y la utilización integral de materiales, ha logrado buenos avances. Debería mejorar su nivel técnico general, comprometerse a innovar en reacciones y métodos de polimerización, desarrollar una variedad de materiales funcionales ecológicos y materiales inteligentes, mejorar la calidad de la vida humana y satisfacer las necesidades de diversas industrias y nuevas tecnologías.
Materiales de referencia:
【1】Jin Guantai. Teoría y aplicación de la química de polímeros, Sinopec Press, 1997.
[2] Ji Caigui et al. Principios y aplicaciones de la fotoquímica de polímeros, Fudan University Press, número 6, 2003.
Li, Xiang Furu. Principios y tecnología de síntesis de polímeros, Science Press, 1999.
También te puede interesar:
1. Informe de artículo académico nacional sobre materiales poliméricos
2. 3. Documentos académicos nacionales sobre materiales poliméricos
4. Informe de artículos académicos nacionales sobre materiales poliméricos
5.