塑料工业节能技术与可持续发展战略

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1、塑料工业节能技术与可持续发展战略贯彻“节省省能源，节节约资源源，环境境保护，以以人为本本”的可可持续发发展战略略，是整整个塑料料工业发发展的方方向，是是产品研研发、技技术创新新的新理理念，是是科学的的发展观观。我们们必须尽尽早、尽尽快地完完成从传传统观念念向科学学发展观观的这一一转变，在在塑料工工业早日日建立起起以此为为基础的的新的发发展平台台，这将将有助于于缩小我我国与世世界塑料料工业发发达国家家的差距距。节能能技术必必将在塑塑料工业业从原料料、加工工到设备备的各领领域得到到不断的的发展。 本文文从节省省能源、节节省资源源和环保保角度论论述了塑塑料工业业所发展展的重点点领域和和主流技技术。

2、11塑料原原料产业业中的节节能技术术 11.1 高熔融融指数树树脂 其其节能实实质是提提高熔融融指数，改改善材料料的流动动性，减减少加工工中的能能耗。 嵌嵌段PPP：Attofiina公公司通过过转换催催化剂获获得具有有熔体高高流动指指数、而而又保持持高冲击击强度的的嵌段聚聚丙烯共共聚物，熔熔融指数数为200，牌号号为PRRW2665；EElteex公司司用成核核剂来控控制嵌段段共聚物物的硬度度。合成成此种节节能树脂脂的难度度在于，一一种冲击击强度高高、刚性性好的材材料，往往往与熔熔体的流流动速率率之间相相互冲突突。20001年年，荷兰兰格林DDSM化化学公司司生产出出第四代代产品，嵌嵌段共聚

3、聚丙烯，熔熔体流动动指数335，能能保持在在较低的的模腔压压力（00巴）获获得薄壁壁制品，熔熔融温度度从2445降降到2225，比比传统成成型循环环周期缩缩短155%，从从而有效效地降低低了加工工中的能能耗；220000年，丹丹麦Koongggenss Lyyngbby BBoreeal公公司推出出嵌段共共聚PPP，熔融融指数为为30，吹吹塑成型型可叠放放的耐压压制品，满满足用户户期待的的这种高高流动指指数、能能缩短成成型周期期、降低低能耗的的原料，据据称“所所减少的的壁厚和和重量已已达到设设计的临临界参数数，流动动性和机机械性能能都得到到提高”，生生产一个个 2995g桶桶的保压压压力从从原

4、来的的6300巴降到到5400巴，生生产周期期缩短115%，使使螺杆长长径比缩缩小到222；220044年，AAtoffinaa公司推推出PPPC1006422牌号的的共聚PPP，熔熔融指数数45，比比原熔融融指数330、335品牌牌的成型型循环周周期缩短短10%，更省省电能；窒素公公司开发发的非交交联高刚刚性、高高熔体拉拉伸强度度的新型型PP，比比现有熔熔体拉伸伸强度高高达100倍，而而其机械械性能与与现有的的相当，且且可以回回收利用用。一位位巴塞尔尔公司聚聚烯烃类类开发工工程师说说，“德德国的加加工用户户期望使使用高流流动性树树脂，是是为了缩缩短循环环周期，降降低能耗耗”，又又说“我我们感

5、兴兴趣的是是设备循循环周期期，这是是我们将将流动指指数从113、114调换换为300的真正正诱因。我我们期望望得到降降低容器器壁厚而而保持冲冲击强度度的材料料，大家家都在寻寻找这种种高冲击击强度与与高流动动性之间间相平衡衡的材料料”。 选选择树脂脂必须考考虑加工工中的节节能，因因为现在在挤出机机、注塑塑机、吹吹塑机等等的塑化化装置大大都是螺螺杆式，其其剪切作作用是加加工的主主导机理理，大部部分的电电能、机机械能都都消耗在在高分子子塑化与与流动时时的粘性性耗散上上，因此此提高熔熔融指数数是节能能有效措措施。否否则，再再好的材材料也难难以推广广应用。例例如，茂茂金属聚聚烯烃塑塑料（MMPE、MMP

6、P、MMPS等等），采采用茂金金属催化化剂，使使大分子子主链上上的支链链减少，能能精确地地控制分分子量，使使分子量量分布得得很窄，杂杂质极少少，因此此，性能能优越。但但是，由由于分子子量高，加加工难度度大，挤挤出纯的的MLLLDPEE时，背背压太大大，现有有挤出设设备难以以承受，为为适应加加工，目目前，只只能加入入40%的LDDPE或或HDPPE进行行共挤，因因此可以以预测茂茂金属聚聚烯烃推推广应用用的关键键，仍是是加工中中的节能能问题，是是如何提提高熔融融指数，但但又不以以降低性性能为代代价。同同样的例例子还有有，超高高分子量量聚乙烯烯（HUUMDPPE），分分子量从从20005000万，具

7、具有强度度高，冲冲击韧性性好，摩摩擦系数数小，防防静电性性强等十十分优越越的性能能。但同同样面临临加工上上的困难难，有的的为改善善其加工工性能加加入低分分子量聚聚合物，但但对超高高性能带带来了影影响，变变成准超超高分子子量聚乙乙烯的加加工；采采用液晶晶通过原原位复合合的机理理提高强强度，用用自身的的低粘度度和热迁迁移特性性改善其其加工中中的流动动性，但但用此项项技术稳稳定地生生产还尚尚须时日日。 由由此不难难看出，从从加工节节能角度度研发新新材料显显得十分分重要。 11.2 增强复复合塑料料 11.2.1纳米米增强复复合塑料料（n-MHTT）其节能能实质是是充分利利用高分分子的聚聚集态结结构的

8、特特点，填填充纳米米级粒子子使其共共混、改改性，提提高比强强度、比比刚度，节节约纯树树脂的消消耗量，是是极有节节省能源源和资源源潜力的的有效途途径。900s年代代北美推推出TPPO基纳纳米复合合料，用用5% n-MMHT增增强TPPO，使使其刚度度提高到到相当于于加入225%35%滑石粉粉填充PPP的效效果；丰丰田汽车车用纳米米滑石粉粉填充PPP（660）/ EPPP（330）复复合塑料料，使汽汽车保险险杠的厚厚度从44mm减减至3mmm，重重量减轻轻1/33；荷兰兰TNOO公司，用用纳米粘粘土与嵌嵌段共聚聚物共混混改性，使使之完全全混合，已已成功地地生产出出PA、PPE、PPP、PPS、PP

9、MMAA、PUU等粘土土纳米复复合料；美国FForddco利利用超临临界流体体技术预预热粘土土，改善善纳米粘粘土晶片片的分散散与扩散散，在加加工中利利用超声声波能量量提高纳纳米粘土土的分散散，大大大减少了了溶剂用用量；美美国NaanommatCCO公司司将纳米米碳酸钙钙（n-CaCCO3，最最大平均均粒径1100nnm）用用于PCC、ABBS、PPVC、TTPE和和热固性性塑料SSMC的的改性，效效果很好好；新加加坡Naano Matter公公司，开开发n-CaCCO3（粒粒径155400nm，商商品名NNPCCC）加入入2%4%，可可使UPPVC管管材的冲冲击强度度提高66倍，减减少增塑塑剂

10、（CCPE）用用量500%，据据悉，此此项目已已在我国国山西投投产，目目前产量量10tt/a；美国俄俄亥俄州州大学用用压力使使熔融树树脂进入入纳米微微孔SiiO2的的微粒中中，使分分子间形形成牢固固的化学学键，将将基体材材料的强强度提高高344倍，冲冲击韧性性提高445倍倍，这种种现象称称为“协协同增韧韧”或“跨跨粒子增增韧”，当当材料受受外界冲冲击力时时，可将将其化为为几百万万次的小小冲击，使使穿过复复合材料料延伸的的裂纹变变得越来来越细，一一直到冲冲击能量量消失为为止；新新型纳米米增塑剂剂，是一一种采用用多面体体低聚倍倍半氧硅硅烷（简简称POOSS）合合成具有有纳米结结构化学学改性的的Si

11、OO2微粒粒，能溶溶于树脂脂中，使使分子分分散，保保持低粘粘度，加加大充填填量，能能与树脂脂融合为为一体，而而又不降降低加工工流动性性能。当当温度降降低到PPOSSS熔点以以下时，能能立即固固化，形形成纳米米结构，起起到增强强作用。PPOSSS的另一一特点，是是它的单单体或齐齐聚物都都与树脂脂发生接接枝共聚聚，使玻玻璃化温温度高于于树脂本本身的分分解温度度，而接接枝的分分解温度度又比树树脂提高高404000，从从而在高高温下能能保持良良好的加加工流动动性和节节能效果果，被称称作是550年来来研发产产品的全全新思路路；碳纳纳米管是是19991年问问世的，是是比强度度、比刚刚度极强强的复合合材料，

12、其其技术本本质是由由石墨中中的若干干层碳原原子卷曲曲而成的的笼状纤纤维网，内内部是空空的，直直径只有有几十纳纳米，是是人发的的十万分分之一；密度仅仅为钢的的1/66，但机机械强度度却是它它的1000倍，导导电率为为铜的11万倍，有有极高的的表面活活性，表表面原子子数约占占50%，有很很高的储储氢能力力和吸附附能力，特特别对微微波的吸吸附；并并且是迄迄今为止止，唯一一一种能能从太阳阳至地球球进行悬悬挂而不不被自重重所拉断断的绳索索材料，是是理想的的远距离离输电材材料。据据悉，我我国碳纳纳米管已已居世界界前列，日日本三井井物产公公司宣布布20002年99月投产产运行量量1200t/aa，而清清华南

13、风风纳米粉粉体技术术产业化化工程中中心，已已批量投投产155kg/h，达达1200t/aa；国内内安徽国国通高新新管业有有限公司司，利用用纳米滑滑石粉，及及纳米硅硅酸盐（脱脱土）复复合母料料，应用用在生产产大口径径5000mmm以上HHDPEE双壁波波纹管，既既保持了了高流动动性，解解决了加加工中的的能耗问问题，使使原加工工设备的的驱动功功率能满满足要求求，又解解决了因因管子口口径过大大使刚度度值降低低的问题题。 纳纳米设备备的关键键是填充充母料的的造粒问问题，因因为纳米米粒子表表面上的的原子是是处于高高活化状状态，易易于团聚聚，如直直接填加加到树脂脂中难以以分散均均匀，需需要研发发新型双双螺

14、杆挤挤出机和和高速、高高效节能能配混设设备。 11.2.2纤维维增强复复合塑料料 纤纤维增强强复合塑塑料的节节能实质质，是将将纤维材材料如碳碳纤维、玻玻璃纤维维复合纤纤维与聚聚合物共共混，提提高比强强度、比比刚度、力力学性能能，达到到节能、节节材的效效果。在在纤维增增强复合合塑料中中，有长长纤维和和短纤维维之分。目目前，以以长纤维维热塑性性塑料（LLFRTT）增长长最快，因因其质轻轻、价廉廉、易回回收再利利用，节节省能源源、资源源，在汽汽车、机机械、电电器、船船舶、建建筑、航航空、航航天等工工业部门门广泛应应用，约约50%的玻纤纤增强复复合料用用于汽车车的零部部件。 长长纤维增增强工艺艺一般是

15、是将玻纤纤与PPP掺合生生成连续续的粗纱纱，再挤挤出切成成1325mmm长粒粒。长纤纤维比一一般纤维维增强复复合料优优异：冲冲击强度度高4倍倍，比强强度高117.22%，尺尺寸精度度高，收收缩率为为0.22%，流流动性能能好，节节能。美美国Veetrootexx推出一一种长纤纤维，含含量高达达75%的PPP粒料，价价格降低低20%300%；LLNP工工程塑料料公司推推出长纤纤维PAA66，代代替铸铝铝材料，机机械强度度能在-401400承受受高载荷荷，该公公司还推推出长纤纤维PBBT系列列。纤维维复合材材料的密密度1.422.1gg/cmm3，为为钢材的的1/1/，铝铝合金的的1/221/3，

16、其其拉伸、压压缩、弯弯曲强度度40006000MPPa，已已超过碳碳素结构构钢。 但但是，当当前加工工长纤维维增强复复合塑料料的关键键问题，还还是成型型设备，因因为注塑塑机、挤挤出机是是螺杆式式塑化装装置，当当长纤维维通过输输送段、塑塑化段、均均化段之之后，已已被剪成成355mm，大大大地降降低了原原有的复复合性能能；另一一个问题题是纤维维在高分分子熔体体流动方方向的取取向，使使制品产产生各向向异性，影影响使用用性能，这这是成型型工艺与与设备有有待解决决的课题题。 11.2.3木塑塑复合塑塑料 木塑塑复合塑塑料的节节能实质质是利用用天然木木材加工工的废料料（如木木屑、木木粉、麻麻纤维、果果壳、

17、稻稻糠、纸纸浆、桔桔杆、竹竹粉等 ）进行行超细化化表面处处理，与与合成树树脂共混混，充填填量可高高达500%，成成型的制制品可锯锯、刨、钻钻，且吸吸水率低低，受潮潮不变形形，不含含甲醛，符符合环保保、阻燃燃等安全全要求。过过去，木木屑、木木粉、废废料等大大都烧掉掉，既浪浪费大量量资源，又又造成环环境污染染。木塑塑复合料料做为一一种节能能、节材材、环境境友好材材料引起起国际上上普遍关关注，研研究成果果也很多多。100年来，北北美木塑塑复合料料每年以以50%的速度度递增。发发展木塑塑复合塑塑料在我我国更具具意义，因因为20000年年我国木木材需求求量高达达101190万万m3，供供应量663900

18、万m33，缺口口高达338000万m33。 木木塑复合合材料主主要用在在建筑业业（建筑筑铺板）、汽汽车业（门门板、后后搁物板板、顶蓬蓬、高架架箱、防防护板等等），仓仓储业（托托盘、垫垫板、包包装箱），交交通运输输业（公公路噪音音隔板、防防护栏、座座仓隔板板、铁轨轨枕木），农农业（棚棚架、槽槽、水桶桶），设设施（地地板、露露天桌椅椅、棚栏栏、梯子子等）。以以托盘为为例，国国内市场场需求量量约1亿亿，900%以上上要改为为木塑，需需发展产产量10000万万吨，价价值6000亿人人民币的的新兴产产业。 但是是，生产产木塑复复合制品品有许多多关键技技术：树树脂、木木粉的制制造技术术、木粉粉的干燥燥技术

19、，木木粉界面面的处理理技术；在注塑塑、挤出出、吹塑塑设备中中要求单单螺杆或或双螺杆杆对木粉粉有良好好的分散散性、浸浸润性、混混炼、剪剪切、排排气、脱脱水、脱脱挥、排排除气泡泡功能；塑化部部件要耐耐腐蚀、耐耐磨损；设备应应具有对对上述工工艺条件件及物料料在各部部位停留留时间的的精确控控制的功功能。 22 管道道化、连连续化、节节能合成成设备 近年年，在塑塑料合成成业中，把把双螺杆杆挤出机机作为一一种反应应器，代代替传统统的间歇歇性操作作的釜式式反应器器，进行行本体聚聚合、接接枝、共共聚、交交联、偶偶联，实实现管道道化、连连续化、规规模化、高高效率地地合成，极极大地节节省能源源和资源源。双螺螺杆挤

20、出出机作为为反应器器以其独独特的结结构型式式，在双双螺杆的的不同部部位，通通过正反反螺纹块块的大小小螺距的的组合、正正反向捏捏合块的的不同组组合，通通过啮合合区的纵纵向和横横向开放放程度、螺螺棱所围围成的容容积和通通道来控控制物料料的交换换、混合合、输送送，聚合合引发、增增长、终终止和脱脱除残留留单体；用螺纹纹块和捏捏合的组组合长度度控制物物料在各各部位的的停留时时间和压压力分布布；通过过排气段段的组合合结构控控制脱挥挥和防止止冒料，最最后，将将合成好好的聚合合物，通通过挤出出机的机机头、口口模直接接挤出造造粒。 把双双螺杆作作为反应应器应用用在树脂脂合成业业上，这这是对合合成设备备的一场场革

21、命！受到各各国的普普遍重视视。目前前，较多多的是做做TPUU的反应应挤出机机，用在在热塑性性聚氨酯酯的合成成上，还还有的用用己内酰酰胺和纳纳米蒙脱脱土（nnMT）、十十六烷基基三甲基基气化铵铵（C-16）、22,4二甲苯苯二异氰氰酸酯（TTD1活活化剂）、己己内酰胺胺钠（催催化剂）在在双螺杆杆不同部部位完成成输送、聚聚合引发发、增长长、脱挥挥，挤出出聚酰胺胺6 / 蒙脱脱土纳米米复合塑塑料。这这种设备备的技术术关键是是根据不不同组分分和单体体的聚合合反应要要求，对对双螺杆杆输送段段、反应应段、排排气段、挤挤出段等等，以及及各段螺螺纹组合合块和捏捏合组合合块的结结构、组组合形式式进行实实验与设设

22、计。在在反应挤挤出机的的大型化化方面，在在工艺制制造和动动力配置置上都具具有难度度。 33制品成成型的节节能技术术 33.1多多层化技技术其技术术实质是是通过复复合技术术成型出出多层制制品，以以节能、节节材、环环保和多多功能为为目的。通通过多层层吹塑、多多层挤出出、多层层注射，成成型出各各类满足足节能、节节材、环环保和多多功能要要求的多多层制品品。 33.1.1 多多层中空空技术其技术术实质是是使多组组分共挤挤出的型型胚，在在模具中中用压缩缩气体吹吹胀复合合成多层层中空制制品。最最典型的的例子是是多层塑塑料油箱箱，由于于燃料中中的烃分分子可以以较容易易的穿透透过聚合合物大分分子间的的间隙而而渗

23、漏，并并超过大大气污染染所规定定的单位位时间渗渗透量。油油箱有66层：主主材外层层（UHHMWPPE）占占13%回回收层（回回收料）占占40%粘粘结外层层（改性性PE）占占2%阻隔隔层（EEVOHH对CHH防透材材料）粘结结内层（改改性PEE）占22%主材内内层（UUHMWWPE）占占40%。EVVOH具具有吸湿湿性，但但自身缺缺乏强度度呈块状状存在，应应细化到到10?滋m，并并使其均均匀的分分散，因因此应设设计特殊殊的螺杆杆。 33.1.2 多多层挤出出技术其技术术实质根根据不同同物料设设置多元元化挤出出机，在在一个多多流道机机头及其其口模中中实现共共挤成型型。 （11）多层层复合薄薄膜。目

24、目前，热热收缩薄薄膜不仅仅从单一一的PVVC扩大大到PEE、PPP、PVVDC、PPET、PPA等多多品种，而而且从单单层向多多层方向向发展，广广泛应用用在保鲜鲜、脂肪肪的包装装上，以以及在医医药、卫卫生、保保健、化化妆品、音音像等产产品的包包装上。多层化的关键技术是机头和口模的设计和制造问题。Cloeren公司设计制造的供料机头，可挤出纳米级别厚的薄膜，可复合成几十到几千层的制品，用来做极微细的层合面的阻隔性薄膜，还可生产50层增压气泡薄膜的缓冲鞋垫。据悉，我国广东金明塑胶设备有限公司生产的M581200五层共挤薄膜机组，使用的是波状螺杆。 （22）多层层复合型型材。包包括发泡泡复合型型材、

25、铝铝塑复合合型材、钢钢塑复合合型材，以以及双壁壁中空浇浇管等。 33.1.3多层层注塑技技术其技术术实质是是采取两两个或两两个以上上的注塑塑单元将将不同品品种、不不同颜色色、不同同组分的的塑料，先先后注入入模具成成型出多多材质、多多色、多多组分的的多层复复合制品品，此又又称共注注射、夹夹芯注射射或ICCI注射射。例如如，利用用多层注注射技术术可生产产222.5mmm厚的的家电、办办公用品品、芯层层用占330%50%的再生生料，以以节能、节节材、环环保为目目的。 33.1.4多层层压延技技术其技术术是用粘粘结剂压压延复合合技术代代替传统统的湿法法或干法法用溶剂剂的复合合，具有有原料省省、能耗耗低

26、、维维修费用用低、生生产效率率高、无无污染、环环保等优优势，可可生产多多层阻隔隔型压延延包装薄薄膜，如如五层保保鲜薄膜膜：LDDPE/粘结剂剂/阻隔隔层（EEVOHH）/粘粘结剂/LDPPE/或或用PPP代替多多层薄膜膜中的主主料LDDPE。其其关键技技术是排排除膜层层间的气气泡工艺艺与设备备。 33.2双双向拉伸伸技术 其其技术实实质是充充分利用用高分子子的聚集集态结构构，通过过大分子子在加工工中的流流动取向向效应，产产生各向向异性，在在取向方方向上机机械性能能明显增增加，为为此，用用取向机机理可大大大提高高材料的的比强度度、比刚刚性，达达到节省省能源、节节省资源源消耗的的目的。 3.2.1

27、薄膜双向拉伸 新新开发的的双向拉拉伸聚丙丙烯，可可使拉伸伸强度提提高210倍倍，PAA薄膜双双向拉伸伸后，具具有出色色的拉伸伸强度、冲冲击强度度、刺穿穿强度并并阻隔气气体（氧氧气、氮氮气、二二氧化碳碳），耐耐油脂、耐耐碳水化化合物及及化学物物品。 33.2.2管材材双向拉拉伸 近近年，双双向拉伸伸技术在在管材上上得到广广泛应用用，在管管材的径径向和轴轴向均有有拉伸，使使管材的的机械强强度和耐耐压强度度等综合合性能均均得到提提高，极极大地节节约了原原材料消消耗，提提高了生生产率。 管材材双向拉拉伸方法法有压缩缩空气拉拉伸、芯芯棒牵引引拉伸、口口模吹胀胀风冷拉拉伸、径径向扩胀胀轴向差差速拉伸伸、热

28、水水高压扩扩胀拉伸伸、热真真空扩胀胀拉伸、热热管空压压扩胀拉拉伸。德德国Hooeehhst公公司用压压缩空气气双向拉拉伸HDDPE管管材，上上限熔点点为12271131，在熔熔点以下下10进行拉拉伸，使使管子疲疲劳强度度提高22倍以上上。 33.2.3纤维维增强双双向拉伸伸 纤纤维对聚聚合物虽虽然有增增强功能能，但是是在加工工时纤维维也沿聚聚合物熔熔体的流流动方向向取向，对对管的径径向强度度产生影影响，此此外，由由于结晶晶型聚合合物纯熔熔体在剪剪切方向向发生线线性成核核的特性性，使大大分子伸伸直而生生成原纤纤，形成成沿剪切切方向的的球晶，并并且在一一定条件件下可在在垂直于于剪切方方向生长长成扁

29、平平状晶体体，可使使在两个个方向上上的机械械性能均均得到改改善，例例如，根根据这个个原理，可可在剪切切与拉伸伸双向应应力场的的作用下下挤出短短纤维含含量小于于3%增增强的HHDPEE / PP的的双向拉拉伸制品品；根据据此原理理，可在在管子拉拉伸时，设设计带有有连续旋旋转能同同时产生生横向剪剪切力的的、转速速可调的的芯棒式式拉伸装装置。 33.2.4中空空制品双双向拉伸伸 其其技术实实质是用用挤出机机、注塑塑机的挤挤压系统统及塑化化装置，使使模具在在型坯工工位上，成成型出一一次型坯坯，再转转至拉伸伸工位上上，在低低于熔点点的物态态下，用用芯棒插插入型坯坯将其双双向拉伸伸出二次次型坯，最最后转至

30、至吹胀工工位上，吹吹入压缩缩空气，实实现最终终的双向向拉伸，经经冷却定定型，便便得到壁壁厚双向向拉伸的的中空制制品。 33.2.5固态态挤出双双向拉伸伸 其其技术实实质是对对具有结结晶转变变温度的的材料，如如HDPPE、PPP、PPOM、PPA等，使使之在低低于熔点点、高于于结晶转转变温度度的区域域内，实实施强迫迫挤出，并并利用牵牵引方向向上所设设计的锥锥形收缩缩口模装装置，实实现双向向压缩拉拉伸成型型出制品品。此种种技术大大多采用用柱塞式式挤出机机。 33.3制制品多孔孔技术 制制品多孔孔技术，其其技术实实质是通通过工艺艺及设备备条件，利利用化学学发泡剂剂或物理理发泡剂剂产生的的气泡均均匀地

31、分分布到聚聚合物中中，得到到密度低低、质轻轻、满足足综合性性能要求求的多孔孔制品。多多孔制品品的节能能形式体体现在三三个方面面：由于于质轻，减减少在运运输中的的消耗；由于多多孔保温温，用于于防止热热量传导导、对流流、辐射射，当聚聚合物熔熔体含有有微孔时时其粘度度大为降降低，减减少了加加工中的的能耗；由于密密度低，又又具有发发泡结构构的机械械性能，使使聚合物物用量大大为降低低，在节节省资源源方面十十分突出出，因此此制品多多孔技术术做为节节能措施施具有非非常广阔阔的前景景，受到到各国的的重视。但但应该指指出的是是，那些些使用CCFC-11作作为发泡泡剂生产产PU制制品，破破坏臭氧氧层的发发泡技术术

32、不在此此列。 在在制品多多孔技术术中以结结构发泡泡和微孔孔发泡技技术为主主。 33.3.1结构构发泡技技术 该该技术是是生产发发泡芯层层和实体体表层结结构制品品的成型型方法，主主要有挤挤出结构构发泡和和注射结结构发泡泡。“DDariis-SStanndarrd CCorpp.Paaw-CCotuuck,Connn”公公司开发发了一种种新的异异向双螺螺杆挤出出机（螺螺杆直径径9441775），挤挤出HDDPE、PPP等聚聚烯烃的的结构发发泡型材材。该公公司两年年前，用用液态和和气态的的CO22和氮气气直接注注入串联联单螺杆杆挤出机机中生产产多孔结结构挤出出制品；美国RReeddy国际际公司推推出

33、发泡泡剂Saafteer WWSD，用用在聚烯烯烃、聚聚氯乙烯烯与木纤纤维等高高充填的的挤出中中。此种种发泡剂剂的存在在极大地地改善了了复合料料的流动动性，不不会发生生烧焦或或褪色现现象；SSaftter WLBB Eddg1000发泡泡剂能改改善木纤纤维在高高聚物熔熔体中的的浸润状状况，降降低材料料粘度，提提高了纤纤维与高高聚物的的混合均均匀性，实实现低温温挤出，有有利于制制品脱模模，并使使之在高高充填时时，制品品边缘撕撕裂最少少。带木木粉的发发泡技术术可使制制品密度度降至220%45%，更接接近于木木材，树树脂含量量只占440%50%，使树树脂的用用量较一一般的木木塑制品品又减少少了一半半

34、。树脂脂成本一一般均占占材料成成本的880%90%，这样样，差不不多节省省了两倍倍的材料料成本。 33.3.2微孔孔发泡技技术 微孔孔发泡技技术的实实质是利利用惰性性气体（CCO2、NN2），在在高压和和玻璃化化温度以以下饱和和聚合物物，然后后再利用用温度升升高，压压力减小小等措施施，生成成不稳定定泡孔诱诱发出无无数泡孔孔成核，并并均匀分分布，最最后，泡泡核增长长至所需需要尺寸寸的微孔孔。微孔孔直径00.110?滋m，微微孔密度度10111101个/ccm3，成成型出密密度减少少20%400%的微微孔制品品，冲击击强度高高出67倍以以上，比比刚性335倍倍，疲劳劳寿命55倍以上上；并具具有高的

35、的热稳定定性，低低的介电电常数和和导热率率。可制制成壁厚厚0.111mmm的薄薄壁件；制品的的性能价价格比很很高，对对环境无无污染且且易于回回收利用用。 微微孔发泡泡技术的的关键是是把COO2、NN2制成成超临界界流体。超超临界CCO2是是指温度度高于331.11，压压力大于于7.338MPPa的CCO2。由由于它在在聚合物物中溶解解的能力力强、粘粘度低、扩扩散系数数大、无无毒、不不燃、化化学惰性性大、无无溶剂残残留、价价廉易得得、使用用安全、不不污染环环境、与与聚合物物不发生生反应、能能降低玻玻璃化温温度、能能大幅度度地提高高其它气气体及小小分子化化合物在在聚合物物中的扩扩散速度度和溶解解吸

36、附程程度，所所以是挤挤出PVVC微孔孔制品的的理想物物理发泡泡剂；微微孔发泡泡注塑成成型可使使循环周周期减少少50%，能在在小的模模腔压力力下成型型薄壁制制品。采采取微发发泡技术术可用功功率较小小的机器器。微孔孔发泡技技术在成成型加工工中的应应用具有有极其广广阔的前前景和深深远节能能的意义义。 微微发泡的的关键技技术在于于对微气气泡形成成三个阶阶段的控控制，即即微泡核核的形成成、微泡泡核的胀胀大和微微泡的稳稳定固化化过程，这这个过程程将决定定微孔的的数量、分分布、微微孔的大大小，既既要形成成大量的的微泡又又不能使使微泡超超过尺寸寸极限，这这是解决决的难点点。指导导微孔发发泡的理理论基础础是高聚

37、聚物自由由空间成成核理论论和热定定成核理理论。 微发发泡制品品由于微微孔的存存在，在在减小密密度的情情况下，不不仅不会会降低材材料强度度，反而而会使原原有裂纹纹尖峰钝钝化，阻阻止应力力沿裂纹纹继续扩扩胀，吸吸收冲击击能量可可增加557倍倍，从而而提高了了冲击强强度、韧韧性、耐耐疲劳寿寿命、还还有隔热热、隔音音、吸震震等能力力，是节节能、环环保优选选材料。在在汽车、飞飞机、运运输等领领域有特特殊的用用途，例例如，用用注塑成成型生产产的进气气歧管、保保险盒、发发动机罩罩、电器器模块、薄薄壁制件件、内部部装饰；用于挤挤出成型型生产的的微孔薄薄膜、PPVC微微孔发泡泡共挤型型材，木木塑微孔孔发泡共共挤

38、型材材，以及及锂离子子电池微微孔发泡泡聚丙烯烯薄膜等等。 近近年，发发泡设备备发展速速度很快快，以德德国为例例，20002年年生产的的发泡设设备已占占塑料机机械生产产总值的的3.44%，而而且还在在发展。 33.4介介质辅助助技术 介质质辅助技技术目前前多用在在注塑成成型中，其其技术实实质是将将介质（氮氮气或水水）快速速注入带带有缺料料注射高高聚物熔熔体的模模腔中，利利用介质质压力打打通介质质通道，推推动熔体体前沿充充满型腔腔，与此此同时，介介质由通通道内部部向四周周均衡传传递压力力，使熔熔体充实实到型腔腔各壁面面，并进进行压力力保持，冷冷却定型型，最终终形成带带有部分分中空的的制品。介介质的

39、存存在有效效地防止止了制件件的收缩缩，减少少应力变变形，提提高了制制品的外外部质量量，可成成型有特特殊形状状的制品品。 介质质辅助技技术的节节能实质质在于两两个方面面，一是是，在加加工中，用用介质推推动前沿沿熔体流流动，极极大地减减小高聚聚物传递递中的能能量耗散散，缩短短了熔体体传递时时间及其其成型周周期并降降低了模模腔压力力及其锁锁模力，从从而减少少加工中中的能量量消耗；另一方方面是缺缺料定型型并保持持气道的的存在，形形成中空空制品，节节约原料料，使成成本降低低20%400%，由由于上述述原因，介介质辅助助成型技技术广泛泛用于注注塑汽车车、家电电用大型型制品，例例如，汽汽车仪表表板、方方向盘

40、、电电视机洗洗衣机外外壳，以以及大型型家具等等。 水辅辅注塑技技术是较较晚发展展起来的的，与“气气辅”相相比明显显有优势势：由于于注塑时时，水能能与模腔腔中的高高聚物熔熔体直接接接触，水水的导热热率高（气气体的440倍），热热容大（气气体的44倍），使使冷却循循环快，能能固化较较厚的塑塑料层。在在推动着着熔体充充模时，不不像气体体那样有有渗入熔熔体穿透透的危险险。气辅辅压力22177.2MMPa，而而水辅可可达到330MPPa，传传递压力力损失小小，比气气体容易易控制。气气辅时，当当制品厚厚度增加加时，其其内部产产生气泡泡可能性性增加，为为避免这这一点可可延长保保压时间间，即气气体压力力释放的

41、的时间被被延长，增增加了循循环时间间。当壁壁厚大于于40mmm时，熔熔体沿气气道壁有有流下的的可能，因因此，难难以成型型厚度大大的制品品。用气气体难以以控制制制品的厚厚度，而而水辅却却没有上上述问题题。但是是水辅存存在腐蚀蚀、泄漏漏、重复复性使用用和成本本等方面面的问题题。 33.5振振动技术术 振动动成型技技术的实实质是利利用聚合合物吸收收振动能能量，具具有提高高加工性性能和制制品质量量、缩短短成型周周期、节节能和节节约原料料消耗等等效果，据据此，可可研发带带有振动动功能的的塑化装装置及设设备。振振动对高高聚物性性质所产产生的效效应，日日益被人人们所重重视。聚聚合物性性质在振振动场的的作用下

42、下所产生生的效应应，主要要是流变变的非线线型性、壁壁滑移效效应、振振动触变变效应和和振动分分解效应应。 上面面的机理理有利于于提高聚聚合物的的塑化质质量和熔熔体平均均流动速速率，降降低能耗耗，提高高产量。 近年年来，把把振动技技术引入入注塑和和挤出成成型国外外已有不不少例子子，国内内最著明明的例子子是电磁磁动态挤挤出机，其其本质是是高聚物物振动机机理在挤挤出成型型中的运运用，螺螺杆的振振动源就就是电磁磁振动。BBusss挤出机机也有类类似的低低频振动动效应。 44节能成成型设备备 44.1节节能成型型设备的的研发方方向 节节能成型型设备的的改造、创创新、研研发，可可从两个个方面进进行。 一方方

43、面，针针对某种种节能树树脂或节节能复合合材料的的加工特特性，并并结合节节能加工工技术，诸诸如多层层、双向向拉伸、发发泡、介介质辅助助、振动动等成型型机理制制定合理理的工艺艺路线，把把主机与与机头口口模、冷冷却定型型、拉伸伸、牵引引等各种种装置相相结合起起来进行行研发，例例如多层层复合机机组，双双向拉伸伸机组或或微发泡泡机组，振振动成型型机组或或者上列列的组合合机组；研发多多层复合合、双向向拉伸、中中空、结结构发泡泡、微孔孔发泡、振振动成型型注塑机机和中空空吹塑机机等。 另一一方面，是是解决塑塑料成型型设备自自身的节节能、节节材和环环保问题题，要执执行以科科学发展展观为指指导的开开发理念念。从广

44、广义上来来说，塑塑料机械械加工的的是节能能产品，在在节能领领域里充充分地发发挥着作作用，但但是其自自身却又又是钢铁铁、电能能、机械械能的消消耗大户户。因此此，必须须要改造造，要创创新，要要减小自自身重量量，减少少钢铁及及有色金金属的用用量，必必须建立立节能的的动力传传递系统统和稳定定可靠的的自动化化控制与与调节系系统；要要建立以以人为本本的安全全保护系系统和人人性化的的智能系系统。这这就是我我们为什什么要推推崇开发发大型两两板式注注塑机的的原因，因因为首先先省去一一块笨重重的后模模板，包包括拉杆杆、机架架在内的的所有在在横截面面上与拉拉杆平行行的管道道线路等等，使其其纵向尺尺寸大为为缩短，有有

45、效地降降低了钢钢铁等资资源的消消耗；这这就是为为什么推推崇在塑塑料机械械上，多多使用伺伺服电机机、变频频电机的的原因。因因为它们们节能并并适合对对塑料机机械中压压力、速速度、转转速的多多级变换换，多级级控制；与微机机相结合合，能更更方便地地实现数数字控制制和反馈馈的闭环环控制，极极大地提提高对温温度、压压力、速速度、位位移等控控制精度度。可以以预见，伺伺服电机机将在塑塑料机械械上得到到更加迅迅速的推推广应用用。应该该指出的的是，伺伺服电机机在塑料料机械上上的应用用，绝不不是简单单的置换换问题，而而必须结结合有关关机器设设计的软软件系统统，进行行合理的的、经济济的匹配配，否则则反而会会增加成成本

46、，造造成浪费费。 44.2科科学的方方法论 研发发节能成成型设备备，必须须遵循科科学的研研发方法法，要以以满足制制品的质质量、产产量和精精度要求求为目标标，适用用各部相相关联的的系统研研究方法法，而不不是孤立立的拼凑凑。譬如如，欲开开发一条条PPRR板材挤挤出机组组，绝不不是取用用KRAAUSSSMAFFFELL公司制制造的最最好机头头与BAATTEENFEELD公公司制造造的最好好主机进进行拼凑凑所能得得到的，反反而可能能是耗能能大的，成成本高的的机组。只只有用科科学的方方法论才才能研发发出好的的节能设设备，这这是因为为近代塑塑料加工工业，由由于原料料的个性性化，制制品的个个性化，导导致成型

47、型工艺的的专业化化和成型型设备的的专门化化。主机机和机头头，以及及辅机各各相关装装置必须须合理匹匹配，而而这个匹匹配是符符合成型型机理上上的匹配配，是符符合工艺艺内部规规律的匹匹配，而而不是简简单拼凑凑式的组组合。 55 重要要结论 撰写写本文，笔笔者的初初衷并不不仅仅在在于介绍绍塑料加加工中几几个节能能技术方方面的问问题，而而是意在在以抛砖砖引玉的的方式，把把这些节节能型加加工技术术作为事事例，来来论证我我国的塑塑料加工工业及设设备制造造业正面面临着产产品结构构重要战战略调整整的机遇遇期，产产品何时时调整到到位，调调整到何何种程度度，将由由现代塑塑料工业业发展的的经济、技技术基础础、创新新能

48、力、创创新理念念和创新新的指导导思想是是否符合合客观规规律所决决定。 这次次产品结结构调整整的理念念和指导导思想，就就是要具具体落实实和体现现科学发发展观的的规律，就就是要抓抓住节省省能源、节节省资源源、环境境保护、以以人为本本的创新新理念和和创新思思想。 如如果把改改革开放放以来的的80年年代至990年代代，视为为我国塑塑料加工工业及其其设备制制造业的的第一个个产品结结构调整整期，那那么从现现在开始始的今后后若干年年间，就就是产品品结构战战略调整整的第二二个机遇遇期。由由于经济济、信息息的全球球化、一一体化，这这个机遇遇期不仅仅属于中中国而且且属于世世界。我我们必须须预见到到这个机机遇，珍珍惜这个个机遇，抓抓住这机机遇，要要大有所所为，为为我国的的塑料加加工业及及其装备备制造业业呈跨越越式前进进，大大大缩短与与塑料工工业发达达国的差差距作出出贡献。