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高分子材料概况范文1
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。
(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.
高分子材料概况范文2
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。
(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
高分子材料概况范文3
目前高分子量聚丙烯酸钠合成是采用丙烯酸经氢氧化钠中和形成丙烯酸钠溶液，然后再聚合的工艺路线。在水溶性高分子量聚丙烯酸钠的合成中，通常是高浓度丙烯酸钠溶液和低浓度氧化还原引发剂在低温下进行水溶液聚合。制备的关键是在聚合前要除去丙烯酸中的阻聚剂。去除阻聚剂的方法有减压蒸馏或加人活性炭吸附。高分子量聚丙烯酸钠聚合时往往因为自交联作用或聚合速度过快使产品水溶性降低，因此需加入抗交联剂和缓聚合剂。日本专利报道了以过硫酸盐和有机苯胺的复合引发体系，常温下催化丙烯酸钠水溶液聚合，制得溶解性能好的聚丙烯酸钠。戚银城[4]等采用氧化-还原体系，添加氨水和氯化钠，在30℃时合成了分子量几百至几千万的聚丙烯酸钠。水溶液聚合法具有设备简单，操作容易的特点，但缺点是所得到的聚合产物含水量高达60%-70%，难干燥。反相悬浮聚合法也可用于合成高分子量聚丙烯酸钠。韩淑珍[5]报道了北京化工大学开发出反相悬浮聚合法合成聚丙烯酸钠絮凝剂，并建成1000L聚合釜装置。反相悬浮聚合法工艺复杂、设备利用率低。
2.水溶性高分子量聚丙烯酸钠的应用
聚丙烯酸钠是一种线状、可溶性高分子化合物，其分子链上的梭基由于静电相斥，使聚合物链伸展，促成有吸附团外露到表面上，这些活性点吸附在溶液中悬浮粒子上，形成粒子间的架桥，从而加速了悬浮粒子的沉降。因此可作絮凝剂。
2.1盐水精制
纯碱和烧碱生产中，盐水中的Ca、Mg离子通常用碳酸钠和氢氧化钠或石灰水沉淀，沉淀后盐水中悬浮物质颗粒小、沉降慢，因此要加入絮凝剂促进沉降从而使盐水精制。因此，选用高效、溶解速度快的絮凝剂才是关键。以往生产中使用苛化淀粉或聚丙烯酞胺用于盐水精制的絮凝效果并不理想，使用后盐水澄清度不够，产品质量不高。而用聚丙烯酸钠能大大提高盐水质量。对用作盐水精制的聚丙烯酸钠要求主要有分子量高(>一千万)，溶解时间短(15-30min),溶解性能好(无凝胶物)。使用时用量少，产生的矾花大、沉降快，盐水澄清度高。甘肃盐锅峡化工总厂用固体聚丙烯酸钠(分子质量>八百万)作盐水助沉剂助沉效果好，助沉剂用量少，吨碱耗用量为10-15g，且贮存方便。李泽洁[6]对盐水精制中使用聚丙烯酸钠进行了研究。王德怀[7]根据氯碱生产厂家的实际经验开发出了专用于盐水杂质助沉的速溶型固体聚丙烯钠，其分子量高达八百万以上，溶解速度快，30分钟之内可以完全溶解，助沉效果好。
2.2氧化铝生产
氧化铝生产中，拜耳法赤泥的分离洗涤采用沉降槽，为加速赤泥沉降，传统方法是添加面粉等天然高分子絮凝剂。随着氧化铝产量不断提高，沉降槽常出现跑浑现象。改用聚丙烯酸钠絮凝，大大增加了赤泥的沉降速度，澄清效果好，从而提高了沉降槽的产能和精盐液质量。我国聚丙烯酸钠中常用的絮凝剂品种是A-1000#。赤泥沉降过程中，为降低絮凝剂与赤泥初聚体“架桥”时的空间效应，江新民[8]将NaOH改性处理的A-1000#絮凝剂用于拜耳赤泥分离和烧结法赤泥分离，效果分别是未处理该絮凝剂的3倍和1.88倍。
2.3回收蛋白质
聚丙烯酸钠作为主要絮凝剂预处理味精浓废水有显著效果。朱莉[9]预处理过程对COD；SS；S042-的去除率分别达69%，91%和41%。张轶东[10]采用自由基水溶液聚合法合成了超高分子量的聚丙烯酸钠，将其直接用于蛋白质溶液等的浓缩，用该方法浓缩蛋白质效率高、浓缩剂用量少，更好地保持了酶的活性。
2.4其他方面
a糖汁澄清
糖汁中悬浮着被石灰吸附的粒子，添加少量聚丙烯酸钠可加速其沉降，使糖汁很快澄清。
b土壤改良剂
聚丙烯酸钠能使土壤形成稳定团粒，来改善土壤耕作和促进植物生长，减少水土流失。
3.高分子量聚丙烯酸钠的需求和应用前景
我国纯碱烧碱产量均居世界第二位。目前，这两碱行业的生产中，盐水精制过程大多不使用聚丙烯酸钠，主要由于一是使用习惯，其次是表面看聚丙烯酸钠价格稍贵，而忽视了聚丙烯酸钠的用量少，效果好的特点。由于使用聚丙烯酞胺导致盐水质量上不去，随着聚丙烯酸钠应用的推广，越来越多的企业倾向于使用聚丙烯酸钠。
聚丙烯酸钠是近年来在各领域广泛使用的一类功能性高分子材料，高分子量聚丙烯酸钠在各使用行业越来越受重视。但在我国其研究还不深，生产规模还小，性能尚不如人意。研究其生产过程，提高产品应用性能，扩大产品的应用领域是当前的重要任务。
以上分析可见高分子量的聚丙烯酸钠在很多领域都广泛使用，但目前在国内企业使用的多为国外产品。国内近两年已有生产，但厂家不多，生产能力不超过一千吨，其中还包括胶体产品。由此可见国内高分子量聚丙烯酸钠的生产缺口还很大，有必要增加生产满足国内需求。因此建设高质量的使用性能好的聚丙烯酸钠生产厂非常必要。
高分子材料概况范文4
关键词：塑料改性；应用；发展趋势
中图分类号：TQ320.7 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）03－0026－02
改性塑料经过20多年的发展，已初步形成以填充母料和各种功能母料、改性塑料专用料为主要产品。改性塑料行业是我国塑料工业领域重要的生力军，也是在高分子材料加工与应用领域，学术上、技术上、产业上最为活跃，发展前景最为广阔，为我国塑料工业持续快速的发展及社会经济发展做出了突出贡献。
1 塑料改性概况
塑料改性是一门科学，从广义上说，凡是能降低塑料制品原材料成本，提高某些方面的性能或赋予塑料材料新功能的方法、途径都应称之为塑料改性。改性技术通常是指通过填充、共混、增强等手段提高塑料的性能，使通用塑料高性能化、低成本化，从而实现：①具有独特功能（如耐老化、阻燃、抗静电、导电、抗菌、超韧、高强）的一系列新型塑料产品。②在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品成本。③提高产品技术含量，增加产品附加值的最适宜途径。如刚性粒子增韧技术为同时实现材料的高韧性和高刚性开辟了成功的途经，具有重要的应用价值。
2 塑料改性应用领域
改性塑料广泛应用于汽车、家电、农业、建筑、电子电器、轻工及军工等行业领域。我国改性塑料空间广阔，发展潜力大，由于行业起步较晚，国内生产企业产品单一，技术含量低，导致市场占有率低，而跨国公司占据了75%左右的国内市场份额，尽管跨国企业数量相对较少，但大多是集上游原料、改性加工、产品销售一体化的大型化工企业，在原料供应上和生产规模上均具有优势。随着我国企业自主研发和创新能力的提高，市场份额逐渐增加，中国正在成为全球改性塑料的最大潜在市场。
（1）家用电器行业是改性工程塑料的传统领域，随着经济的发展，我国已成为全球家电制造中心，彩电、空调、小型家用电器等国内消费量和出口量仍将保持持续增长的趋势。
（2）汽车行业是改性工程塑料应用的新型领域，随着我国汽车工业的迅猛发展，2010年仅汽车需用塑料达100万t左右，其中所用聚丙烯、聚乙烯等塑料需要进行改性才能满足汽车行业高性能的要求。而刚性粒子增韧技术就可以使通用塑料实现工程化、高性能化。为了满足汽车零部件兼具高刚性和高韧性的要求，我们还应尽快开发纳米粒子改性PP材料。同时要开发其他方面具有特殊性能的纳米复合技术，纳米技术作为一项高新技术在高分子材料改性中有着非常广阔的应用前景。
（3）另外要大力开发木塑复合材料，随着社会经济的发展，资源能源问题和环境问题越来越受到人们的重视，“以塑代钢”“以塑代木”正成为人类社会生产和消费的一种趋势。木塑复合材料是一种资源循环型，绿色环保新材料。它是利用废弃的木屑、农作物秸秆粉、果壳粉等和热塑性高分子材料（PP、PE、PVC）为主要原料，经高温混炼，再经成型加工而制得的一种价廉性优的新型复合材料。特点是：性能优异、原料来源丰富、加工方便、成本低廉、绿色环保。在建筑装饰、包装与运输、农业、军事等行业市场广阔。
3 塑料改性技术面临新突破
为适应市场需求，我国塑料改性技术面临几方面重大突破：①无机粉体材料填充改性轻量化问题；②填充改性塑料成型加工尺寸变化率问题；③纳米碳酸钙在基体塑料中的分散问题；④阻燃塑料无卤化问题；⑤用环境友好塑料解决塑料产业与环境保护协调发展的问题。
我们在塑料改性技术研究方面要突破的是塑料改性观念的转变。要从一味追求降低成本的束缚中解放出来，确立塑料改性的高性能化、多功能化、品牌化、高档次化的发展模式。
另外，要大力研发环境友好塑料，所谓环境友好塑料主要是指那些在使用期限内具有良好的使用性能，而超过使用期限后，在阳光、水和微生物的作用下能自行降解的塑料品种；还包括通过回收利用技术，将已经废弃的塑料再制成制品进行反复应用，延缓、推迟废弃塑料对环境造成污染的时间，并减轻污染程度或基本消除污染的塑料品种。为了实现“环境友好塑料材料”对自然环境、人类、生物圈无害或相对危害较小，应围绕五方面开展基础理论研究和新产品改性开发工作。①减量化―减少材料的用量；②资源化―可回收利用；③无害化―可环境消纳；④清洁化―可进行清洁生产；⑤节能化―降低成型能耗。
因此，为促进塑料改性行业领域的更大发展，要树立在提高改性塑料的物理机械和综合应用性能以及扩大工程化应用的前提下，降低制造成本的塑料改性新观念。
4 改性塑料未来的发展趋势
4.1 通用塑料工程塑料化
尽管工程塑料新品不断增加，在不断开拓应用领域，并由于生产装置的扩大，成本不断降低；但是，在改性设备、改性技术不断发展成熟的今天，通用热塑性树脂通过改性不断具有工程化特点，并已抢占了部分传统工程塑料的应用市场。
4.2 工程塑料高性能化
随着国内汽车、电气、电子、通信和机械工业的蓬勃发展，改性工程塑料的需求将大幅上升，各种高强度耐热型工程塑料将得到广泛应用。
4.3 特种工程塑料低成本化
如聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PIM）、聚醚醚酮（PEEK）、聚砜（PSF）和液晶聚合物（LCP）等高性能工程塑料，由于具有电性能好、耐高温和尺寸稳定等特性，有的还具有很好的阻燃性、耐放射性、耐化学性和机械性能，因此在电子电器、汽车、航空、仪表、石油化工以及火箭、宇航等尖端技术领域具有越来越重要的应用。
4.4 纳米复合技术将为改性塑料带来新机
聚合物纳米复合材料的制造与应用是未来的一个重要课题。现在，纳米技术的发展日新月异，纳米高分子材料作为其中的重要分支，研发呈现出新的趋势。纳米技术的潜在利益驱使着许多国家的科学家们不断地探索和研究，竞争十分激烈。对于纳米高分子材料来说，由于纳米粉末粒子的粒子小、表面积大、易于团聚，因此，在制备纳米粉末改性的聚合物复合材料时，用通常的共混方法难以得到纳米结构的复合材料。为了增加纳米添加物与聚合物的界面结合力，提高纳米微粒的均匀分散能力，需要对纳米粉末进行表面改性。主要是降低粒子的表面能态、消除粒子的表面电荷、提高纳米粒子与有机相的亲和力、减弱纳米粒子的表面极性等。
4.5 开发新型高效助剂也是改性塑料的重要发展方向
改性塑料涉及的助剂除了塑料加工常用的助剂如热稳定剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、成核剂、抗静电剂、分散剂和阻燃剂等外，增韧剂、阻燃增效剂、合金相容剂等对改性塑料也是非常关键的。
4.6 开发高效反应型功能插层剂
以使在化学键连接下原位生成纳米尺度分散相，从而将纳米分散相通过化学键连接在聚合物分子主链上，形成浑然一体的聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料，用现有塑料膜、片、瓶的成型设备和工艺，高效低成本制造新型塑料包装制品，可以回收重复再使用、回收造粒再利用，是具备绿色环保理念的新型高阻隔塑料包装材料。
5 结束语
改性塑料有着广泛的应用前景，促进了国内外塑料工作者的不断探索和研究，为了满足各行业的需要，科技工作者要开发出多种多样的改性塑料。 （编辑：王昕敏）
On the Industrial Applications of Modified Plastics
Tian Ping
高分子材料概况范文5
运营线铁路隧道普遍存在基底下沉、脱空及翻浆冒泥等病害，直接影响了列车的安全运营和结构的使用寿命。由于铁路隧道内作业天窗时间短、空间小，对基底注浆材料的早期强度要求高。基于此，以侯月线杨树庄1#隧道基底病害整治工程为例，提出了一种新的隧道基底灌注高分子材料与中空螺旋式锚杆相结合的锚注一体化病害整治方案，形成了一套新材料与新设备相配套的施工工艺，提高了基底结构的承载能力，改善了结构的受力性能，取得了良好的整治效果，可为类似工程提供参考。
【关键词】
铁路隧道;基底病害;高分子材料; 锚注一体化
中图分类号：TU375.4 文献标识码：A
在运营线铁路隧道病害整治工程中，基底下沉、脱空与翻浆冒泥等病害是常见的隧道病害类型，这直接影响着轨道结构的承载力和稳定性，将严重影响铁路运输的行车安全。但由于病害整治工程天窗时间短且不连续，施工难度大，对基底加固材料的早期强度要求较高。因此，如何在有限的天窗点内完成基底病害整治施工，且不影响点闭后列车的正常运营是铁路隧道基底病害整治的关键。
1 工程概况
侯月线杨树庄1#隧道，中心里程为95km+988m，隧道全长1665m，为单线电气化隧道，线路为有砟道床，铺设60kg/m无缝钢轨，道床两侧设置有排水沟。
隧道穿越区地层为全新统砂粘土和上更新统，中更新统黄土质砂粘土，下伏上二迭系页岩夹砂岩，及2-3层凸锈体状铁矿。隧道内地下水类型主要为第四系孔隙 潜水和基岩裂隙水。
2 病害特征及成因分析
该隧道在95 km +700 m ～800 m范围内道床两侧翻浆冒泥现象明显，并且出现严重的基底脱空现象，引起道床不均匀下沉，严重危及行车安全，总体分析，铁路隧道出现基底病害现象，主要有以下几个成因。
2.1 列车荷载
隧道长期有超重列车通过或线路基底存在老化现象时，基底与基岩无法有效粘结共同变形，基底的受力状态将会发生改变，横向约束力大幅度下降或消失，竖向约束力只存在很小的一部分，从而使得基底底部一部分处于悬空状态，其所承受的正应力及切应力都会大幅度增加，最终会导致隧道基底出现脱空及翻浆冒泥现象。
2.2 道床虚渣
在隧道建设过程中，如果基底清理不彻底而留有虚渣时，将会影响道床的整体性。此时由于虚渣的存在，基底与基岩之间无法有效黏连而共同受力而发生变形。久而久之，基底将发生脱空和翻浆冒泥的现象。
2.3 地下水侵蚀
山体的基岩裂隙中，经常会有地下水的存在。在常年地下水的冲刷作用下，基底的细小颗粒被带走，裂隙逐渐增大。地下水使得基底产生孔隙水压力。
2.4 耦合作用
基底发生脱空和翻浆冒泥病害是多因素耦合作用的结果。
若基底出现虚渣并同时存在地下水侵蚀和长期的列车荷载，地下水在荷载作用下会出现抽吸现象，导致地下水对基岩的侵蚀加剧。地下水的侵蚀，使得细小的颗粒被冲走，基底的虚渣孔隙会逐渐增大。久而久之，出现恶性循环，基底的翻浆冒泥和脱空现象加剧。
3 基底病害整治方案
3.1 加固材料
TK-SGT加固材料是一种改性聚氨酯胶凝高分子材料。该加固材料与其他材料相比具有胶结强、憎水性、凝固快、强度高、黏度低、无污染等特点。
3.2 施工设备
基底病害整治的施工设备主要包括： W-265柴油空压机、2ZBQ―8/12型气动双液注浆泵、凿岩机及相关配件和工具。
3.3 施工工艺及流程
隧道基底病害整治需要快速高效进行，以免影响点闭后列车的正常运营，其一般流程为放线扒砟、钻孔布管、基底注胶、拆洗注浆部件
3.3.1 放线扒砟
施工时，按设计图纸进行注胶孔位置放线。注胶孔在轨枕间沿轨道纵向梅花形布置，间距控制在1.0m到2.0m之间。
为方便注胶孔的成型，需要在布设注胶孔的位置进行扒砟处理。扒砟深度至道床底部，后埋设直径为150cm的PVC管，并及时将道砟捣固密实。
3.3.2 钻孔布管
注浆钻孔可垂直打入脱空层，也可沿倾角45°方向打入。钻孔深度可根据现场实际情况确定，一般打入破碎脱空层即可。
注胶管采用合金麻花钻型注浆管，直径为φ20mm，管壁梅花形设置为φ10mm的溢浆孔，间距15cm。
合金麻花钻型注浆管伸入钻孔以后，需要用棉纱和堵水剂对孔洞进行封孔处理。封孔结束后，安装注胶快速接头，并做好保护。
3.3.3 基底注胶
注胶孔成后即可进行基底注胶加固作业。基底注胶采用2ZBQ―8/12型气动双液注浆泵。其主要施工工艺流程：现场材料混合实验、注浆设备组装 回料测试并调试胶液、注胶作业、施工材料和设备离场。
3.3.3.1现场材料混合实验
提前取TK-SGT加固材料A、B同等份，进行强度测试，若强度满足要求，可继续下一步操作;若不满足，需查找原因，核实材料的质量。
3.3.3.2注浆设备安装
依次将空压机、注浆泵、注胶软管A、B、搅拌管、吸料软管、出料管等依次安装连接。
3.3.3.3回料测试并调试胶液
（1）提前对注浆设备进行测试，若A、B两高压橡胶钢丝软管均出料顺畅，可进行下一步操作，若出料不顺畅，则需调试活塞筒，必要时采取向吸料软管内灌料的方式辅助吸料，直至达到流量等同均匀。
（2）观察高压橡胶钢丝出料软管中流出胶液的色泽。若流出胶液的颜色以均匀、乳黄白色为宜，可进行下一步操作;若不能，应立即停止调试，采取增加搅拌管、增长胶液流动管等措施，直至流出胶液的色泽满足要求。
3.3.3.4注胶作业
（1）将注胶管的末端与现场事先布置好的预留注胶管用快速接头用U型销相连。
（2）轻轻开启气动阀门，开始正式注胶。注胶时，记录压力表的初始读数。用红外线水平激光仪和角尺进行实时观测，记录注胶作业范围内的轨枕变化。
（3）在注胶作业过程中，如果出现注胶压力超过0.5MPa、溢胶口溢胶、基底排水沟流胶、轨枕抬升超过1mm、两侧钢轨出现超过1mm的高差、一个注胶孔的时间超过测量估计时间等情况之一，应更换注胶孔：
3.3.3.5施工材料和设备离场
施工结束后，拆卸注胶设备和配件。清理注胶现场的施工垃圾，在天窗点结束之前，快速离场。
3.3.4拆洗注浆设备部件
在注浆施工作业结束3小时内，需要对注浆机进行的部分关键部件进行拆装清洗。恢复注浆机的工作性能满足要求为止。
高分子材料概况范文6
【关键词】瓦斯；高位钻场；过渡技术
童亭煤矿位于淮北市濉溪县五沟镇境内，北距淮北市约42km，东距宿州市30km。井田范围东西走向长10km，南北倾向宽2～4km，井田面积约24.15km2。矿井西北以赵口断层为界与临涣煤矿毗邻，东以第4勘探线为界与杨柳煤矿接壤，南以孟集断层、张家断层、F5断层及10煤层露头为技术边界。煤层瓦斯压力0～2.1MPa，瓦斯含量1.85～12.53 m3/t。矿井为突出矿井，矿井核定生产能力为180万吨。
1.工作面概况
1095工作面走向长度1540m，倾斜宽度165m，机、风巷标高-374～-415m，1095工作面为109采区首采面，10煤层上部8煤层距本煤层间距为80m，不会影响到本煤层瓦斯涌出，瓦斯涌出主要为本煤层回采瓦斯涌出。1095工作面煤层瓦斯含量5.64m3/t，工作面绝对瓦斯涌出量11.4m3/min，相对瓦斯涌出量4.68m3/t。1095工作面走向长度1540m，倾斜宽度165m，机、风巷标高-374～-415m，煤厚平均在3.6m左右，黑色条痕，褐黑色，块状，半亮型煤，玻璃光泽。该面煤层倾角为4～10°，平均6°，左右且工作面多处有褶皱。工作面采用U型通风，工作面配风量为1100m3/min。
2.工作面瓦斯治理方案
由于工作面掘进期间瓦斯涌出相对较大，1095工作面回采前采用顺层钻孔进行预抽煤层瓦斯，回采期间采用高位钻孔抽放方法进行瓦斯抽放，用以解决工作面上隅角的瓦斯问题。
1095工作面设计10个高位钻场，在回采时在风巷距切眼200m施工1个高位钻场，以后每隔150-180m左右施工一个高位钻场，高位钻场布置在工作面的煤层顶板中，每个钻场布置8个抽放钻孔，钻孔采取“四高四低”的布置方式，孔径Φ94mm，钻孔终孔间距为5m，低位孔孔深180-200m，高位孔孔深100m，终孔高度位于煤层顶板上20-25米的范围内，下一个钻场钻孔压茬上一个钻场钻孔30m。钻孔开孔煤孔封孔长度不小于10m，岩孔不少于6m，封孔管采用Φ89mm岩心管，注浆封孔。
2.1钻场过渡期间问题提出
工作面回采期间，瓦斯涌出量较大。工作面上隅角瓦斯治理，采用高位钻孔抽排瓦斯的方法，治理瓦斯效果良好，有效地满足工作面正常生产。但钻场过渡期间，由于后一抽采钻场抽采有效时前一钻场要及时拆除，由于高位钻场距离长、空间大（从底板到顶板斜长6～10m，巷道高2～3.0m），充填不实，钻场内积存瓦斯多，工作面距高位钻场底板较近，工作面过钻场时易与上部的高位钻场沟通，导致高位钻场内积存瓦斯涌出工作面，造成上隅角瓦斯超限，瓦斯浓度达2%以上，并且瓦斯积聚空间大，处理难度大，时间长达3～7天，影响正常生产。
2.2钻场过渡技术效果对比
（1）高位钻场，曾采用罗克休材料进行充填，效果较好，由于高分子材料充填材料使用在淮北矿区发生多起产生其他有害气体事故，高分子材料在煤矿井下钻场充填禁止使用。
（2）工作面在过高位钻场期间，高位钻场采用打木垛、打木板墙、充填碎煤等方法充填不实，工作面钻场与老空区通过裂隙沟通，，由于易造成钻场内瓦斯瓦斯超限影响生产。
（3）吸取高位钻场过渡前钻场内采用木垛、充填碎煤，在打木垛充填前提前接一根4分压风软管在钻场一侧顶部，接根4抽排钢丝管至钻场另一侧顶部。利用抽采系统与钻场抽采管路合茬抽放，另一侧采用压风供给新鲜空气，采用压风和抽采方法，能够成功过渡钻场，保证钻场过渡期间瓦斯不超限。
4、结论
通过在1095工作面高位钻场3#钻场-9#钻场过渡高位钻场过渡期间钻场内采用压风和抽采方法实验，成功过渡钻场，保证钻场过渡期间钻场及上隅角均未出现瓦斯超限。这一方法其他采煤工作面高位钻场过渡应用取得较好的效果，消除了工作面过高位钻场时瓦斯超限带来的隐患，实现了工作面安全生产。同时，消除了现场工人在工作面过高位钻场过程中瓦斯超限的畏惧心理，创造了巨大的经济效益和安全效益。
参考文献
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[3]郭军斌，卫红光，卢红奇，杨龙龙.高位钻场在综采工作面瓦斯治理中的应用与分析[J].中国外资，2013（12）.
