一、我國塑料加工業(yè)的現(xiàn)狀
中國這幾年中國的經(jīng)濟發(fā)展非�？欤芰霞庸I(yè)發(fā)展的更為出色，在發(fā)展的速度上超過了國民經(jīng)濟總體發(fā)展水平。這幾年塑料制品總產(chǎn)量已經(jīng)達到了每年5000萬噸的規(guī)模，總產(chǎn)值已經(jīng)超過了1萬億，產(chǎn)量從排名上已經(jīng)位居世界第二。塑料制品的增加、需求量增加為塑料加工裝備業(yè)提供了很好的機會�，F(xiàn)在每年有20萬套塑料裝備，由中國來生產(chǎn)，其中還有將近一半左右要出口到世界各國。在從塑料加工裝備的數(shù)量上也已經(jīng)達到了世界第一，這樣一個非常喜人的景象。
除了總量，再看人均的塑料制品，塑料消費量的情況。目前根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，2009年世界按人口平均的話，平均每人是40公斤左右的塑料消費量。中國已經(jīng)超過了這個世界平均量，達到46公斤，但是發(fā)展空間還是非常大的。
目前世界上最貴的塑料材料是PEEK，每克1塊錢，每噸是100萬人民幣，這么一個價格；用PTCA球囊擴張導(dǎo)管，按重量計算，這種材料每克可以達到400塊錢，這個附加值哪來的？就是通過技術(shù)賦予。國內(nèi)目前生產(chǎn)大部分是生產(chǎn)附加值非常低的一些塑料制品，所以探討將來塑料加工怎么在量提高的基礎(chǔ)上，進一步為國民經(jīng)濟，為國家提供急需高科技產(chǎn)品非常重要。
從裝備來講，雖然每年有20萬套的生產(chǎn)能力，但是目前包括一些出口的產(chǎn)品仍主要集中在中低端的市場，在精密大型，還有一些微型的裝備目前還大量依靠國外來提供。
石化行業(yè)需要的很多大型裝備（包括塑料加工裝備）主要是依賴進口。這個年產(chǎn)30萬噸乙烯工程關(guān)鍵配套設(shè)備，大型擠壓機組的工廠設(shè)備，這是當(dāng)時照的照片，國外廠商提供的，這是瑞士公司生產(chǎn)的新一代BUSS擠出機，高性能的復(fù)合材料制備上發(fā)揮非常獨特的作用。盡管它的專利已經(jīng)過期了，但是它在中國市場上仍然在高端市場上占有主導(dǎo)地位。
二、聚合物微納米技術(shù)現(xiàn)狀及展望
1、微納科學(xué)與微納機電系統(tǒng)的概念及其研究領(lǐng)域和應(yīng)用發(fā)展
有人從技術(shù)發(fā)展的時代分階段劃分的，認為在資本主義以前的很長一段時間內(nèi)，封建社會和奴隸社會那時候都是模糊時代，從技術(shù)層面對事物的認識和去改造客觀事物，沒有一個很精確量的概念。到了蒸汽機為標(biāo)志的資本主義開始后進入一個毫米時代，在那個時代人們開始以毫米為基本尺寸去制造。到了20世紀，向前大大推進到微米時代，一個毫米等于1000微米，也就是說能夠在微米的尺度下設(shè)計和改造世界。
到了21世紀現(xiàn)在又發(fā)生什么樣的變化？有專家提出但也還有不同的意見，認為21世紀是一個納米時代，又往前推進了三個數(shù)量級，這是不是一個概念炒作呢？下面給大家看一些這樣的事實。
我們進入納米時代或者說我們進入一個我們處于過渡的微納米的時代，它和需求有密切相關(guān)。它最主要的動力我們在微納機電系統(tǒng)的發(fā)展促進了我們微納的發(fā)展。微納機電系統(tǒng)包括微米尺度的機電系統(tǒng)，還有納米尺度的機電系統(tǒng)，時間關(guān)系這里不可能展開�？梢赃@么說，中國現(xiàn)在盡管有很多人關(guān)注，但是我們畢竟在這方面的實力情況目前跟國際上還有比較大的差距。但是在國外不光是微米尺度的這種機電系統(tǒng)，納米尺度的機電系統(tǒng)有了很大的進展。
我們看一些具體的實例，現(xiàn)在在美國等國家做換熱器已經(jīng)做到了非常小的具有微結(jié)構(gòu)的這樣一些換熱器，在換熱能力上已經(jīng)是傳統(tǒng)換熱器的3-5個數(shù)量級。也就是說不是說提高幾倍，而是提高幾個數(shù)量級。這個對我們傳統(tǒng)的過程工業(yè)還有很多的機器裝備提供很多的可能性。
像這種看起來很簡單的微槽換熱器，它的換熱能力可以達到每平方米10-15千瓦，非常大，比傳統(tǒng)換熱器提高5個數(shù)量級，可以提高到10萬倍。像這個電子器件能力越來越強，功率越來越大，體積越來越小。像這種高效散熱器，每平方厘米可以達到1000瓦換熱能力。我們現(xiàn)在的電腦每臺電腦的功率也就消耗200多瓦、300瓦，它一個平方厘米這么小的尺寸就可以解決1000瓦的散熱能力，這就是微納制造這個技術(shù)已經(jīng)走到我們現(xiàn)實當(dāng)中，是一個客觀的需要和很大的市場。
我們知道，現(xiàn)在發(fā)展汽車，很大程度受制于能源，電動汽車大家非常看好，這里電動汽車要解決很多問題，塑料行業(yè)能做什么呢？我們不光做一些保險蓋，做一些汽車內(nèi)飾等等。也能夠涉及汽車散熱，電池，肯定要散熱，怎么散熱？如果有高效的微結(jié)構(gòu)通道的散熱器可以輕而易舉的解決這個問題。
還有，這幾年大家也都體驗到了醫(yī)學(xué)發(fā)展非常之快，醫(yī)學(xué)的發(fā)展特別是介入醫(yī)學(xué)的發(fā)展跟塑料加工技術(shù)是密切相關(guān)的。現(xiàn)在國外已經(jīng)有技術(shù)測出清理血管的機器人，用針頭把它打到血管里頭，可以把有害東西清除干凈，通過過濾一下整個人都煥然一新，這整個是屬于微米級的機器人，還沒到納米尺度。這個已經(jīng)在國外開始使用了，已經(jīng)得到了成功。這些工作我們現(xiàn)在關(guān)注一下，不可能馬上都能去做，知道一下國際前沿發(fā)展大家做的工作。
這些照片的微細結(jié)構(gòu)都是幾十個微米以下的微結(jié)構(gòu)，能夠做到這樣的規(guī)格，這需要很高的尺寸的精度，這是需要很高的技術(shù)。如果能做到這樣的技術(shù)水平的話，需求是非常大。像這里展示了像光纖連接器，微過濾器，實驗芯片，這是現(xiàn)在做的最小的微行星齒輪，還有做的這種微型行的針等等都是用高分子材料做的。美國看的生物芯片就在有機玻璃做出來的，表面看不出什么來，但是上面有特征，設(shè)計好的微型流道，可以把各種細胞按照設(shè)計分離開，可以快速做各種檢驗，還可以做藥物開發(fā)。陀螺儀、慢性系統(tǒng)等等，把它做得微型化，很多小型飛機可以做的像蜻蜓和蜜蜂一樣，不光是飛，可以執(zhí)行很多信息的采集的任務(wù)，這都離不開微納的機電系統(tǒng)和制造系統(tǒng)。
對塑料加工來講，現(xiàn)在很大的商機在電子顯示系統(tǒng)，液晶開始向LED和OLED發(fā)展。有200萬個16微米×16微米的微鏡組織出來的，怎么把它加工起來？像日本和德國可以直接解決了，像這樣的技術(shù)我們現(xiàn)在只能受制于人。還有存儲技術(shù)，現(xiàn)在一個SD卡可以做到16G，在從設(shè)計到制造解決了很多微納尺度的它的一些關(guān)鍵技術(shù)問題。包括它的設(shè)計和制造、檢驗等等，還包括材料。今年日本去微納制造展，里面有很多做跟能源有關(guān)的，他們做小型的發(fā)電機可以放到鞋里，走路的時候電可以儲存起來，當(dāng)然現(xiàn)在還是一個原理，以后類似這樣的關(guān)鍵技術(shù)通過微型的振動能夠獲取電能。在石油總量越來越少的情況下，這些技術(shù)開發(fā)是非常重要，而且是帶有戰(zhàn)爭意義的，塑料加工在這方面有很多工作要做。還有電容器，這是一個基本的微電子器件，體積越來越小，充放電的能力越來越強，但現(xiàn)在這方面高端還是依賴進口。
2、聚合物微納米制造技術(shù)的應(yīng)用實例和發(fā)展趨勢
不光是在尖端的場合，在醫(yī)用，在微電子材料，顯示材料等等都需要微納系統(tǒng)特別是微結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。這里面有很多基本的問題需要解決，除了設(shè)計以外，特別是加工怎么解決在微納尺度下能夠完成這種精密的加工，這是一個需要解決的問題。但不是現(xiàn)在傳統(tǒng)的包括所謂的加工中心能夠解決的。
聚合物微納系統(tǒng)是目前最具產(chǎn)業(yè)化前景的一種技術(shù)領(lǐng)域。因為剛才介紹的像很多微放射器有非常好的功能，卻沒有得到推廣，原因是因為它是金屬材料或者是硅材料做的，制作成本非常高。像剛才說的換熱器，一個小型的換熱器一個厘米見方的換熱器制作成本上萬塊錢，通過各種手段一個槽一個槽做出來的。如果我們能用聚合物材料加工，可能采用微注射，還有塑料像最近開發(fā)的壓印技術(shù)高效低成本的制造，這就有可能推向市場。
目前通過微注塑這種方法已經(jīng)可以做到從20微米到幾百微米，對于不同的場合，不同的材料可以已經(jīng)做到這個尺度。如果說能夠做到幾十微米以內(nèi)，很多微納、微尺度、微結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)就可以解決。就拿微注塑來講，它的應(yīng)用領(lǐng)域這里列出來了，在微驅(qū)動器、微機械零件、換熱器、光學(xué)器件還有一些傳感器等等，執(zhí)行器件，特別是醫(yī)療器件幾方面都是大有可為。
現(xiàn)在高分子材料用在微結(jié)構(gòu)制造非常成功的就是在光學(xué)源器件，一個透鏡上面有很多微小的透鏡，大透鏡的小透鏡，小透鏡的尺寸是幾十微米的尺度。有什么好處呢？一個是它的圖象像素就更高，它失真率越來越小。再就是除了做這種微透鏡微結(jié)構(gòu)的制品，除了做攝像機等等這樣的光纖鏡頭之外，它在做新型燈具這些材料也大有可為。最新發(fā)展的LED的燈具兩個問題跟塑料有關(guān)，一個是散熱、一個是透鏡。散熱現(xiàn)在怎么解決大功率LED高效低成本散熱，這個問題如果解決這個就可以突破。在透鏡怎么樣能夠繼續(xù)提高LED光學(xué)元的利用率，如果用這個技術(shù)，至少可以提高5個百分率，那不是一個葛洲壩的問題，而是幾個葛洲壩電量的問題，這也是塑料加工業(yè)所面臨的需要解決的問題。
目前國際上很多國家日本、德國、美國包括國內(nèi)的香港，最近的海天都在開發(fā)這種微注塑機系統(tǒng)。日本在國內(nèi)的市場占有率非常高，這種技術(shù)的開發(fā)必須要加大力量來，通過產(chǎn)學(xué)研的合作形式繼續(xù)往前推進。
今天看精誠模具是我們的贊助商，精誠模具除了做好現(xiàn)在傳統(tǒng)的擠出、注射模具之外，能不能在微納的模具上做一些工作，比如說機器可以買人家的，制品的模具領(lǐng)域自己解決，要是能解決，這個意義及其重大。用戶一起探討這個問題，手段可能就不是常規(guī)的一些加工手段。
這種技術(shù)不能像其他有些技術(shù)，可以跟人家學(xué)、去買。這個產(chǎn)品人家說了，中國不賣，企業(yè)也不賣，大學(xué)更不賣，這些東西就是人家在技術(shù)上還是對中國很大的戒心，也作為一種戰(zhàn)略或者是軍事用途上對中國是有所限制的。這個只能靠我們自己去研究，不光是對我們社會主義國家，實際上在西方這些國家之間，技術(shù)也是非常保密的，所以現(xiàn)在世界各國都在進行這方面的研究。資料了解到，丹麥大學(xué)做微注射的研究，臺灣幾所大學(xué)，中研大學(xué)，臺大，臺大清華大學(xué)幾個學(xué)校都有微注射成型的可視化檢測研究，德國也有專門的大學(xué)做這方面的技術(shù)研究和這種實驗研究，都是在以塑料為原料做這種微納制造。所以現(xiàn)在在這個領(lǐng)域靠錢是買不到技術(shù)，光靠企業(yè)或者是光靠研究單位做這個，可能都很難取得比較快比較實質(zhì)性的進展。在這里也希望產(chǎn)學(xué)研在這個領(lǐng)域能探討怎么樣能夠很好的合作。
現(xiàn)在今天談的塑料加工高峰論壇，一個是在微納制造方向希望大家能夠引起注意。另外還有一些國內(nèi)的成果，也需要產(chǎn)學(xué)研很好的結(jié)合。比如說最近華南理工大學(xué)徐教授講的葉片擠塑機取得了很好的效果。這個由國內(nèi)多家研究和制造單位，大連橡塑、蘭州天華包括用戶聯(lián)合制造20萬噸大型擠壓造粒機組在現(xiàn)場通過了首次的試車，已經(jīng)取得了比較大的突破，這也是值得高興得事。這個設(shè)備直徑320毫米，每小時產(chǎn)量可以達到35噸，這也是標(biāo)志著很大的進展。我們跟海天合作的精密注射機現(xiàn)在也已經(jīng)推向市場，產(chǎn)值每年精密機達到20億左右。
塑料產(chǎn)業(yè)還為汽車制造等等領(lǐng)域提供了很多技術(shù)含量比較高的精密的制品，還有各種混煉裝備上國內(nèi)做得也很多，從雙螺桿到三螺桿，串聯(lián)式磨盤擠出機，還有一些自己的分散的工藝等等，學(xué)校做的一些這樣的能夠產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)，也希望能夠跟企業(yè)做一個很好的結(jié)合。在重新裝備上，做一些塑木復(fù)合擠出成行技術(shù)及裝備上，有一些得到了很好的應(yīng)用�，F(xiàn)在也有希望有這個機會給大家做一個參考，大家有這方面的需求希望可以多進行合作。
現(xiàn)在環(huán)保也是一個主題，塑料機械不光是節(jié)能，環(huán)保做的比如說氟利昂的材料已經(jīng)不允許做了，要做好準(zhǔn)備現(xiàn)在微注塑機也開始做了，希望跟企業(yè)有很好的合作.