聚合物成型加工工程教育部重點實驗室

華南理工大學聚合物成型加工工程教育部重點實驗室是2000年8月底經教育部審批新成立的目前我國唯一的有關聚合物成型加工工程的重點實驗室。

基本介紹

• 中文名：聚合物成型加工工程教育部重點實驗室
• 外文名：Key Laboratory of polymer processing engineering of Ministry of education, forming
• 性質：實驗室
• 所屬機構：華南理工大學

實驗室介紹

實驗室的基本任務是：創造良好的科學研究條件與學術環境，吸引和聚集國內外優秀學者，在高分子材料科學與工程的前沿領域開展高水平的套用基礎研究，為聚合物成型加工技術進步和高新技術發展提供理論和技術裝備，積極參加國家重大科技問題的研究和攻關，研究開發具有自主智慧財產權的聚合物成型加工技術和裝備；在開展高水平的研究中，培養造就高層次的專業人才；把實驗室建設成面向國內外開放的、代表我國聚合物成型加工研究先進水平的科學研究基地和人才培養基地，為我國聚合物工業做出貢獻，為成為國家重點實驗室創造條件。

實驗室研究方向明確，在聚合物成型加工工程領域形成自己鮮明的特色，擁有一支朝氣蓬勃、結構合理的高水平科研隊伍，承擔國家重要科研任務，取得一批創新性的科研成果，在高層次人才培養方面取得顯著成績，開展了卓有成效的對外交流與合作。實驗室建設以來在科學研究、人才培養、對外交流與合作、實驗室建設與管理方面皆取得了顯著進展。

研究方向

聚合物成型加工新技術及理論

聚合物電磁動態塑化擠出、混煉、注射過程及理論

高性能橡膠、粉末橡膠及高強高模纖維的製備與成型加工技術

橡膠、塑膠混煉理論與智慧型控制

聚合物加工過程中高分子物理化學

高分子材料凝聚態結構及性能對不同加工物理場的回響

物理場作用下聚合物複雜流體的流變過程和高分子物理問題

高分子及其複合材料在物理場強化成型加工過程中的力化學

聚合物動態成型加工理論與裝備

這一方向是實驗室研究的特色，重點研究內容體現在以下幾個方面：

（1）聚合物動態擠出理論及其在塑膠動態擠出設備中的套用研究

（2）聚合物動態混煉理論及其在塑膠動態混煉機中的套用研究

（3）聚合物動態注射理論及其在塑膠動態注射中的套用研究

（4）其它聚合物動態成型加工過程理論及其套用研究

高分子材料加工過程動力學

高分子材料加工過程動力學研究是聚合物成型加工套用基礎理論研究的重要方面。重點研究內容有以下幾個方面：

（1）高分子材料成型加工過程中非線性現象實驗研究

（2）高分子材料成型加工中非線性現象模擬和仿真研究

（3）高分子材料成型加工過程中的非線性動力學理論研究

（4）非線性動力學理論在聚合物成型新技術新裝備智慧型化研究中的套用

聚合物加工過程中高分子物理化學

在聚合物成型加工過程中從材料和製品角度出發，探討和研究加工過程參數對高分子材料結構與性能的影響和作用規律，重點研究內容有以下幾方面：

（1）高分子材料聚集態結構對不同外力場的回響研究

（2）聚合物複雜流體在加工過程中的高分子物理問題研究

（3）高分子材料在加工過程中的力化學過程研究

聚合物反應加工技術及理論

聚合物反應加工技術已廣泛套用於加聚反應、縮聚反應、接枝共聚反應、控制聚合物分子量及分子量分布等方面，我國反應加工技術的研究和開發尚處於起步階段，國內的反應成型加工設備主要依賴進口。因此有必要進行以下幾個方面的研究工作：

振動力場作用聚合物動態反應加工過程反應機理研究

聚合物振動力場強化反應加工技術與裝備的研究與開發

高性能與功能高分子的反應性成型加工技術

高性能橡膠、粉末橡膠及高強高模纖維

高性能橡膠輪胎研究

聚合物納米複合材料的成型加工技術

橡膠粘彈阻尼器材料的研製與成型加工技術

聚合物合金的研製與成型加工技術

功能高分子材料的成型加工技術

高強高模及功能纖維的研製與紡絲

粉末橡膠（生膠）的研製與成型加工技術

廢舊高分子材料的粉末成型加工新技術

橡膠、塑膠混煉理論與智慧型控制

研究橡膠、塑膠或橡塑並用材料在成型加工過程中的混煉、混合機理，探討加工過程參數對混煉狀態的影響規律，研究線上控制混煉過程的智慧型控制理論與方法，重點研究內容有如下幾個方面：

（1） 橡膠、塑膠混煉過程研究及混煉效果理論表征

（2） 多相多組分體系在混煉過程中的相分離研究

（3） 橡膠、塑膠混煉過程智慧型控制研究

代表性成果

聚合物動態流變理論及綜合測試儀器設備

本項成果是在國家自然科學基金重大科學儀器專項基金項目的支持下完成取得的，聚合物動態流變綜合測試儀首次將振動力場引入到擠出、混煉、注射、吹塑等加工過程模擬實驗單元中，採用先進的模組組合結構形式，實現對聚合物及其複合材料的穩態與動態加工過程包括動態塑化擠出、動態注射、動態混煉過程進行模擬及廣義流變測量與表征，技術創新性顯著，包含有多項自主智慧財產權的專利技術，達到國際先進水平，是目前世界上唯一一套功能齊全、面向橡塑材料加工行業，能夠進行穩態與動態加工過程流變性能測試的儀器，可廣泛用於材料流變性能測試、材料配方設計、成型工藝最佳化以及產品質量控制等。該項成果對我國聚合物新型成型技術與理論研究、新裝備的開發，提高我國塑膠製品生產和塑膠加工設備的技術含量，提高我國塑膠加工工業整體科學技術水平具有重要意義。目前該成果正在廣東省經貿委的支持下，與國內大型企業合作進行產業化開發與生產，並且於今年上半年通過了技術鑑定，其產業化將可以增強我國塑膠加工行業的創新能力，有力促進塑膠加工和塑膠機械產業再一次的跨越式發展和石化、汽車、家電、信息等產業的發展，具有廣闊的套用前景和良好的社會經濟效益。

本項成果已於2005年3月8日申請了中國發明專利：“聚合物動態注射注變特性與行為檢測方法及設備”、“注射機螺桿軸向脈動位移方法及裝置”、“聚合物及其複合材料多螺桿塑化混煉擠出方法及設備”，並分別於2007年5月和6月獲得授權。

塑膠動態注射成型理論及技術

傳統螺桿往復式注射成型過程物料主要是依靠外加熱和螺桿剪下熱的共同作用進行熔融、塑化，熔化速率低，熔體粘度大，物料受熱均勻性差，軸向溫差較大，最終結果是成型過程能耗大，注射不穩定，製品質量提高困難。

脈動壓力誘導注射成型方法及設備通過將電磁場引起的振動力場引入到聚合物塑化、注射與保壓成型全過程中，進行脈動壓力誘導注射成型加工。與現有技術相比具有如下優點：設備體積重量減少45-50%，製造成本降低40%以上;能耗降低35%以上;工作可靠性高，噪音降低至75分貝以下，油污染少;塑化混煉效果好，成型製造質量高，對物料的適應性廣。新技術已獲得中國、美國、歐洲、日本、俄羅斯、澳大利亞、加拿大和韓國等十一個國家和地區的發明專利權。該項成果已成功實現產業化，新設備在廣東省內的增城、南海、東莞、揭陽、汕頭以及浙江、江蘇等多家塑膠製品廠進行生產運行，效果顯著，得到了用戶的高度評價。本項成果於2002年獲教育部提名國家科學技術獎技術發明一等獎；2003年獲中國專利發明創造優秀獎、廣東省專利發明創造金獎, 2005年獲第十五屆全國發明展覽會金獎、廣東省科技進步二等獎。套用本項成果核心技術研究開發的 “脈動壓力誘導塑膠製品注射成型設備” 和“高速高效集成化精密注塑成型設備”分別於 2005年2月、12月通過了廣東省新產品鑑定與技術鑑定。2006年本項成果與實驗室前期完成的動態擠出技術一起獲得了國家科學技術進步二等獎。

納米複合新技術在軌道交通減震材料中的套用

本成果由863項目“軌道交通減振用高性能複合彈性結構材料的研究”（編號2001AA334010）和國家十五科技攻關項目“橡膠/層狀矽酸鹽納米複合材料的產業化技術”（編號2001BA310A12）兩部分組成，由株洲時代新材料股份有限公司、華南理工大學和北京化工大學共同完成，2004－2005年通過國家有關部門驗收。

成果的主要內容：

（1）炭黑、白炭黑的原位反應改性新技術及其在軌道交通減震用彈性體複合材料中的套用：採用多官能團單體或有機物，在乾膠混煉和硫化過程中或在膠乳狀態進行原位反應改性，使其同時與橡膠產生接枝等化學結合併與炭黑、白炭黑等填料形成共價鍵結合，從而顯著提高界面結合力和橡膠複合材料的性能。該技術工藝簡單，實施容易，適用面廣，套用於軌道交通減震用彈性體複合材料，重點解決了提高動態使用性能的問題，獲得了動態生熱低、耐疲勞、永久變形小、動靜剛度比適中的硫化橡膠彈性體複合材料，取得了優異的套用效果，產生了顯著的經濟效益。

（2）橡膠/蒙脫土納米複合材料製備新技術及其在軌道交通減震用彈性體複合材料中的套用：發明了原位反應插層法和乳液混合插層法兩種橡膠/蒙脫土納米複合材料製備新技術，所製備的納米複合材料硫化膠的力學性能、耐老化性能、耐疲勞性能等顯著提高，建立了年產200噸原位反應插層法改性蒙脫土製備裝置和千噸級原位插層法橡膠/蒙脫土納米複合材料的示範生產線，將該納米複合材料套用於空氣彈簧、旁承、球鉸、軌道隔離減振器、V型彈簧等高性能彈性元件產品的生產，綜合性能優異，產生了顯著的經濟效益。

橡膠複合成型理論及新型綠色輪胎產業化

本項成果的核心技術是用澆注型聚氨酯材料複合在傳統輪胎上生產滾動阻力小，因而耗油低、廢氣排放少的子午線輪胎。澆注型聚氨酯彈性體是目前最耐磨的彈性體，並且對人體無毒害，又能完全生物降解，還不必添加炭黑和一些有致癌作用的橡膠配合劑，是製造輪胎胎面的理想材料。將橡膠胎體與聚氨酯胎面組成複合輪胎，既能保持橡膠輪胎滾動阻力小，安全性、舒適性高的優點，又保持聚氨酯彈性體特別耐磨和無污染的優點，同時能消除部分橡膠配合劑及橡膠粉塵對環境的污染。輪胎的性能也提高了一個檔次，具有彈性好、耐磨、耐刺穿、承載能力大、乘坐舒適等優點，其行駛里程比普通輪胎提高1倍以上，與傳統輪胎比，凸現了環保、節能、新工藝、新材料等多方面的優勢。

新該技術同樣可套用到輪胎翻新工業上，可大大提高我國翻胎工業的技術水平，減少廢舊輪胎的產生數量，促進循環經濟的發展，對環境污染降到新的水平，成為更高意義上的綠色輪胎。成品輪胎已通過了國家橡膠輪胎質量監督檢驗中心、化學工業特種輪胎質量監督檢驗中心等權威機構的檢測。

2005年1月25日該項成果通過了中國石油和化學工業協會組織的技術鑑定，鑑定專家認為：該輪胎的聚氨酯胎面和橡膠胎體的粘合性能達到了國際領先水平，其研製成功具有重大創新意義和良好的經濟效益和社會效益前景。新技術已獲得了2項中國發明專利，申請了世界上7個主要輪胎生產國的專利保護。2005年11月，這種複合輪胎參展美國國際汽車零件展覽會並引起轟動。

複合材料動態塑化混煉擠出理論及技術裝備

本項成果是在完成國家863項目“聚合物/無機物複合材料物理場強化製備新技術”的基礎上經過進一步深入研究取得的。聚合物多螺桿動態混煉擠出機從塑化混煉擠出機理上突破傳統混合混煉擠出設備的局限性，創造了一種在聚合物物料輸送過程中引入振動力場以強化物料塑化混煉效果的方法。該設備將振動力場引入聚合物塑膠、混煉（反應）、排氣擠出全過程,克服了傳統混煉擠出設備提高製品質量困難，製品成型周期長，能量高等缺陷，解決了反應加工過程中的質量、動量、能量傳遞及平衡問題，是國內外聚合物新型成型加工領域的重大創新，具有自主智慧財產權，既具有重大的理論價值，又可替代傳統同向雙螺桿擠出機，促使傳統混煉擠出設備更新換代。

2005年1月課題組套用本項成果核心技術研製開發的“EPDM/PP等熱塑性彈性體動態硫化技術與設備”，順利通過了廣州市科技局主持的成果鑑定。2005年1月聚合物及其複合材料多螺桿塑化混煉擠出方法及設備申請了中國發明專利，2007年6月獲得授權。

本項成果的技術水平處於國際領先，具有很強的市場競爭力，其推廣套用不僅可以促進我國塑膠加工工業的發展，而且將帶動我國機械製造業、電子工業的發展。

學術專家

學術帶頭人

瞿金平教授

賈德民教授

周南橋教授

王鍊石教授

黃漢雄教授

羅遠芳教授

張 海教授

趙耀明教授

趙建青教授

優秀中青年

瞿金平教授

羅遠芳教授

何和智教授

吳宏武教授

學術委員會

序號	姓 名	性別	出生年月	職稱	學委會職務	專業	工作單位
1	徐僖	男	1921.1	院士	顧問	高分子材料	四川大學高分子材料工程國家重點實驗室
2	程鎔時	男	1929.10	院士	顧問	高分子物理化學	南京大學化學化工學院
3	楊玉良	男	1952.11	院 士	主任	高分子材料	復旦高分子科學與工程系、教育部學位管理與研究生教育司司長
4	何天白	男	1952.2	研究員	副主任	高分子物理化學	長春套用化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室
5	董建華	男	1955.06	研究員	委員	高分子物理化學	國家自然科學基金委員會化學科學部
6	王 琪	女	1949.7	教 授	委員	高分子材料	四川大學高分子材料工程國家重點實驗室
7	徐 堅	男	1961.06	研究員	委員	高分子材料	中國科學院北京化學研究所
8	於 建	男	1953.	教 授	委員	高分子材料	清華大學高分子材料研究所
9	章明秋	男	1961.04	教 授	委員	高分子物理化學	中山大學化學與化學工程學院
10	吳大鳴	男	1957.10	教 授	委員	高分子材料成型及機械	北京化工大學機電學院
11	陳鳴才	男	1952.5	研究員	委員	高分子材料	中國科學院廣州化學研究所
12	周彥豪	男	1939.1	教 授	委員	高分子材料與工程	廣東工業大學高分子材料科學與工程系
13	羅遠芳	女	1954.7	教 授	委員	高分子物理化學	華南理工大學材料與工程學院
14	瞿金平	男	1957.6	教 授	委員	高分子材料成型及機械	華工大聚合物新型成型裝備國家工程研究中心
15	童 真	男	1956.6	教 授	委員	高分子物理化學	華南理工大學材料與工程學院
16	賈德民	男	1941.2	教 授	委員	高分子材料	華南理工大學材料與工程學院