华南理大老银会 Vol.3 No.I (Social Science Edition) March 2001 马克思主义哲学在高分子材料 成型加工新技术研究中的指导作用 瞿金平，彭响方 (华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广东广州510640 摘要：马克思主义哲学对各门具体科学的发展起着重要的指导作用。商分子材料成型加工技术的发展就是在马 克思主义基本原理的指导下进行的。高分子材料成型加工技术是多学科的交又和综合，在研究和开发过程中需要 处理好几种辩证关系：加工条件、离分子材料结构和制品性能三者之间的关系：整体与局部的关系：加工设备的 结构与功能的关系：理论与实暖的关系等 关馈调：马克思主义哲学：高分子材料成型加工技术 中图分类号：B0-0 文献标识码：A 文章编号：10009-055X(2001)01-0025-06 辩证唯物主义认为，整个世界是统一于物质 同学科之间的综合、联系及相互作用的加强，认识 的，一切事物、现象之间是相互联系、相互依赖 方法的相互渗透和相互补充（学科之间的综合）。这 相互制约的，并在一定条件下相互转化。人类对自 种整体化趋势，改造了原有学科，发展了新学科， 然界的研究愈深人，就认识到各种事物之间相互 从而深化了人类对自然界的认识。 联系、相互影响的密切性，在现代科学的发展过程 聚合物成型加工是一门交叉性学科。我们已充 中，虽然各学科有其相对独立的内容，但同时也应 分认识到：对聚合物成型加工技术的研究，只有在 看到各学科之间的相互交叉、渗透的关系。华南理 与工程数学、力学、自动控制工程、电子学、电磁 工大学聚合物由磁动态成型新技术，就是学科交 学、高分子材料学、化工原理、计算技术和电子计 叉、渗透的成功范例。 算机应用紧密联系起来的基础上，才能具有宽广的 从哲学的意义上来讲，聚合物成型加工技术的 发展前景。例如，由本人发明的世界领先的塑料电 研究和发展过程是唯物辩证法的思维方法在实际工 磁动态塑化挤出设备，仅挤出机主机部分的设计就 作中的运用。 涉及到机械学、电机学、数学、流体力学、化工原 理、自动控制工程、电子学、电磁学、计算机应用 一、对高分子材料成型加工技术的研 高分子材料学、工业设计学和仪表测量等学科，需 究需要多学科交叉和综合 要运用强度理论、传质传热理论、电磁场理论、自 动控制理论、聚合物流变学理论等等。它是一项成 现代科学的发展，要求各学科相互交叉、渗 功的高科技产品，是学科交叉渗透及其综合的结 透。在这种情况下，人们必然会冲破各种学科之问 果 传统的专业壁垒，在相邻甚至相距甚远的学科领域 现代科学技术特点之一是任何学科都在吸收和 内探索、发掘，使现代科学走上日益整体化的道 运用其它学科的成果、原理、技术、方法来充实与 路。科学知识的整体化既表现为各个科学领域内部 发展本学科。这实质上也是在进行某种程度的综 成分之间的综合、联系及相互作用的加强（学科内 合。我们可以看到，在科学技术迅猛发展的当今世 部的综合)：又表现为不同科学知识领域之间，不 界，已为技术的综合创造了物质条件。任何一个国 收稿日期：2000-11-01 作者简介：程金平(1957-)，男，教授，博士生导师，主要从事高分子材料和机械加工研究。 万方数据
第3卷第l期 2001年3月 华南理工大学学报(社会科学版) J叫rnal of South China University of Technology (Social Science Edition) V01．3 No．1 March 2001 马克思主义哲学在高分子材料 成型加工新技术研究中的指导作用 瞿金平，彭响方 (华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广东广州510640) 摘 要：马克思主义哲学对各门具体科学的发展起着重要的指导作用。高分子材料成型加工技术的发展就是在马 克思主义基本原理的指导下进行的。高分子材料成型加工技术是多学科的交叉和综合，在研究和开发过程中需要 处理好几种辩证关系：加工条件、高分子材料结构和制品性能三者之间的关系；整体与局部的关系；加工设备的 结构与功能的关系；理论与实践的关系等。 关键词：马克思主义哲学；高分子材料成型加工技术 中图分类号：B0—0 文献标识码：A 文章编号：10009—055x(2001)01—0025—06 辩证唯物主义认为，整个世界是统一于物质 的，一切事物、现象之间是相互联系、相互依赖、 相互制约的，并在一定条件下相互转化。人类对自 然界的研究愈深入，就愈认识到各种事物之间相互 联系、相互影响的密切性，在现代科学的发展过程 中，虽然各学科有其相对独立的内容，但同时也应 看到各学科之间的相互交叉、渗透的关系。华南理 工大学聚合物电磁动态成型新技术，就是学科交 叉、渗透的成功范例。 从哲学的意义上来讲，聚合物成型加工技术的 研究和发展过程是唯物辩证法的思维方法在实际工 作中的运用。 一、对高分子材料成型加工技术的研 究需要多学科交叉和综合 现代科学的发展，要求各学科相互交叉、渗 透。在这种情况下，人们必然会冲破各种学科之间 传统的专业壁垒，在相邻甚至相距甚远的学科领域 内探索、发掘，使现代科学走上日益整体化的道 路。科学知识的整体化既表现为各个科学领域内部 成分之间的综合、联系及相互作用的加强(学科内 部的综合)；又表现为不同科学知识领域之间，不 同学科之问的综合、联系及相互作用的加强，认识 方法的相互渗透和相互补充(学科之间的综合)。这 种整体化趋势，改造了原有学科，发展了新学科， 从而深化了人类对自然界的认识。 聚合物成型加工是一门交叉性学科。我们已充 分认识到：对聚合物成型加工技术的研究，只有在 与工程数学、力学、自动控制工程、电子学、电磁 学、高分子材料学、化工原理、计算技术和电子计 算机应用紧密联系起来的基础上，才能具有宽广的 发展前景。例如，由本人发明的世界领先的塑料电 磁动态塑化挤出设备，仅挤出机主机部分的设计就 涉及到机械学、电机学、数学、流体力学、化工原 理、自动控制工程、电子学、电磁学、计算机应用、 高分子材料学、工业设计学和仪表测量等学科，需 要运用强度理论、传质传热理论、电磁场理论、自 动控制理论、聚合物流变学理论等等。它是一项成 功的高科技产品，是学科交叉渗透及其综合的结 果。 现代科学技术特点之一是任何学科都在吸收和 运用其它学科的成果、原理、技术、方法来充实与 发展本学科。这实质上也是在进行某种程度的综 合。我们可以看到，在科学技术迅猛发展的当今世 界，已为技术的综合创造了物质条件。任何一个国 收稿日期：2000一11—01 作者简介：瞿金平(1957一)，男，教授，博士生导师，主要从事高分子材料和机械加工研究。 万方数据
26 华南理工大学学报（社会科学版） 第3卷 家，为了提高其在国际市场上的竞争能力，都必须 构型与空间排列、支化与交联等。在远程结构中 使本国高技术化。他们常常通过两种以上不同领域 不同大小与形态的分子也形成一定的关系。高分子 的技术，创造出全新的技术领城。已经研究成功的 材料的近程结构与远程结构性能差异很大 ,近程续 塑料电磁态塑化挤出设备，正在开发的塑料电磁动 构比远程结构要牢固、有序，并能较好地进行定量 态注塑机和塑料电磁动态混炼机等，就是在现有技 研究，远程结构则相对松散无序，雄于进行定量老 术的基础上交叉渗透，创造性地重新优化组合而取 察。另一方面， 性能又具有相对独立性，性能反 得技术突破的一个范例。聚合物电磁动态塑化成型 结构，又可反作用于结构。性能的反作用说明性能 新技术话应了多学科交叉综合这一现代科学技术发 与结构之间是既相话应、又相矛盾的统一体。相对 展的基本趋势，吸收和运用了各交叉学科的成果 保守的结构要支配控制性能的大小 范围和水平 并在此基础上进行了新的更高层次上的综合与创 而相对活跃的性能在环境影响下的变异，又反过来 浩。当然。我们还应看到，聚合物成型加工学科内 影响结构，引起结构变化，突豉原有结构束缚。两 部的联系与综合作用，也促进和推动了本学科的发 者的对立与统 ,是材料逐步失效的原因之所在 屉。人类对聚合物成型加工具备的知识从点滴的魂 同时也是我们不断优化材料结构与性能的依据 性认识到分门别类、自成体系的学说的建立，经历 然而，在一定的条件下，结构与性能的相互转 了漫长的过程。认识和研究的不断深人，又促进了 化可通过使用各种聚合物成型加工装备，改变成 现代聚合物加工的各种新学说的形成，并推动了聚 加工条件来实现。在聚合物的成型加工中，高分子 合物电磁动态塑化成型新技术的创立和逐步完善。 本身要经受热、机械剪切甚至机械振动场的作用 通过一定形状的模具，被制成固定形状的制品。在 二、高分子材料成型加工技术研究中 此过程中，高分子本身微观结构要发生 系列的变 的辩证思维 化。即分子薛聚集态的亦化，流动的变化，结晶或 取向的变化等。聚合物聚集态的变化是由聚合物的 (一)加工条件与高分子材料结构、制品 分子结构和成型条件决定的。这就是说，聚合物的 性能三者之间的辩证关系 分子结构决定了材料的基本性质，成型加工条件是 在高分子材料成型加工技术的研究和开发过程 影响聚合物聚集态的重要因素。 为了获得某种特定 中， 个极其重要的问题就是要正确处理加工条 的性能，需要改变该种材料的形态结构，如通过料 件、材料结构和制品性能三者之间辩证关系。我们 子填充、共混改性等，从这种意义上来说，结构与 知道，材料只有通过加工才能成为制品，加工处在 性能之间可发生因果关系的转化。合理正确地选择 中间位置，我们不仅要考虑加工条件与两者之间的 成型加工装备及加工条件，是材料成为制品前必不 关系，还要考虑材料与性能两者之间的关系。 可少的中间环节，它直接彩响到制品的亚微形态 首先，结构与性能是高分子材料存在的两种基 因而最终决定了制品的力学性能和材料的应用范 本属性，是材料内部微观分子运动方式和外部宏观 围。因此加工条件、材料结构与制品性能三者之 性能表现的充分反映。在自松界中，材料的结构与 的关系在聚合物材料成型加工技术的研究和应用每 性能总是不可分割的，它们之间的联系是复杂的和 域里是相辅相成、缺一不可的。 多样性的，同时又是相互制约的。 一方面，结构决 正确认识和理解加工条件、材料结构与制品性 定性能，有什么样的物质结构就有什么样的与之相 能三者之间的辩证关系，对合理设计和选用成型加 联系的特定性能。聚合物材料的形态结构是千变万 工装备以及合理选择和使用材料是至关重要的。目 化、错综复杂的，在聚合物结构中，首先接触到的 前，聚合物成型加工技术的研究已成为沟通聚合物 是它的宏现结构，即聚合物的聚集态结构。在聚集 生成、改性、加工和应用的桥梁。结构方法对我们 态结构中又有品态结构、非品态结构、取向结构 认识和研究聚合物材料内部分子结构和分子运动的 等。结构不同，性能也不同，如品态结构的弹性 实质是一种重要的、行之有效的普遍方法。它可 拉力、切性就不如非晶态结物。在聚合物的微观结 帮助我们了解聚合物的微观和亚微观结构与其宏观 构中，最基本的就是分子链的结构，在分子链结构 物理性能之间的关系，指导我们正确地洗择和使用 中又有远程结构和近程结构之分。在近程结构中 聚合物材料，更好地掌握聚合物的成型加工工艺务 包括结构单元的化学组成、健合方式与顺序、立体 件：同时，通过不同的成型加工装餐，利用不同的 万方数据
26 华南理工大学学报(社会科学版) 第3卷 家，为了提高其在国际市场上的竞争能力，都必须 使本国高技术化。他们常常通过两种以上不同领域 的技术，创造出全新的技术领域。已经研究成功的 塑料电磁态塑化挤出设备，正在开发的塑料电磁动 态注塑机和塑料电磁动态混炼机等，就是在现有技 术的基础上交叉渗透，创造性地重新优化组合而取 得技术突破的一个范例。聚合物电磁动态塑化成型 新技术适应了多学科交叉综合这一现代科学技术发 展的基本趋势，吸收和运用了各交叉学科的成果， 并在此基础上进行了新的更高层次上的综合与创 造。当然，我们还应看到，聚合物成型加工学科内 部的联系与综合作用，也促进和推动了本学科的发 展。人类对聚合物成型加工具备的知识从点滴的感 性认识到分门别类、自成体系的学说的建立，经历 了漫长的过程。认识和研究的不断深入，又促进了 现代聚合物加工的各种新学说的形成，并推动了聚 合物电磁动态塑化成型新技术的创立和逐步完善。 二、高分子材料成型加工技术研究中 的辩证思维 (一)加工条件与高分子材料结构、制品 性能三者之间的辩证关系 在高分子材料成型加工技术的研究和开发过程 中，一个极其重要的问题就是要正确处理加工条 件、材料结构和制品性能三者之间辩证关系。我们 知道，材料只有通过加工才能成为制品，加工处在 中间位置，我们不仅要考虑加工条件与两者之间的 关系，还要考虑材料与性能两者之间的关系。 首先，结构与性能是高分子材料存在的两种基 本属性，是材料内部微观分子运动方式和外部宏观 性能表现的充分反映。在自然界中，材料的结构与 性能总是不可分割的，它们之间的联系是复杂的和 多样性的，同时又是相互制约的。一方面，结构决 定性能，有什么样的物质结构就有什么样的与之相 联系的特定性能。聚合物材料的形态结构是千变万 化、错综复杂的，在聚合物结构中，首先接触到的 是它的宏观结构，即聚合物的聚集态结构。在聚集 态结构中又有晶态结构、非晶态结构、取向结构 等。结构不同，性能也不同，如晶态结构的弹性、 拉力、韧性就不如非晶态结构。在聚合物的微观结 构中，最基本的就是分子链的结构，在分子链结构 中又有远程结构和近程结构之分。在近程结构中， 包括结构单元的化学组成、键合方式与顺序、立体 构型与空间排列、支化与交联等。在远程结构中， 不同大小与形态的分子也形成一定的关系。高分子 材料的近程结构与远程结构性能差异很大，近程结 构比远程结构要牢固、有序，并能较好地进行定量 研究，远程结构则相对松散无序，难于进行定量考 察。另一方面，性能又具有相对独立性，性能反映 结构，又可反作用于结构。性能的反作用说明性能 与结构之间是既相适应、又相矛盾的统一体。相对 保守的结构要支配控制性能的大小、范围和水平， 而相对活跃的性能在环境影响下的变异，又反过来 影响结构，引起结构变化，突破原有结构束缚。两 者的对立与统一，是材料逐步失效的原因之所在， 同时也是我们不断优化材料结构与性能的依据。 然而，在一定的条件下，结构与性能的相互转 化可通过使用各种聚合物成型加工装备，改变成型 加工条件来实现。在聚合物的成型加工中，高分子 本身要经受热、机械剪切甚至机械振动场的作用， 通过一定形状的模具，被制成固定形状的制品。在 此过程中，高分子本身微观结构要发生一系列的变 化，即分子链聚集态的变化，流动的变化，结晶或 取向的变化等。聚合物聚集态的变化是由聚合物的 分子结构和成型条件决定的。这就是说，聚合物的 分子结构决定了材料的基本性质，成型加工条件是 影响聚合物聚集态的重要因素。为了获得某种特定 的性能，需要改变该种材料的形态结构，如通过粒 子填充、共混改性等，从这种意义上来说，结构与 性能之间可发生因果关系的转化。合理正确地选择 成型加工装备及加工条件，是材料成为制品前必不 可少的中间环节，它直接影响到制品的亚微形态， 因而最终决定了制品的力学性能和材料的应用范 围。因此加工条件、材料结构与制品性能三者之间 的关系在聚合物材料成型加工技术的研究和应用领 域里是相辅相成、缺一不可的。 正确认识和理解加工条件、材料结构与制品性 能三者之间的辩证关系，对合理设计和选用成型加 工装备以及合理选择和使用材料是至关重要的。目 前，聚合物成型加工技术的研究已成为沟通聚合物 生成、改性、加工和应用的桥梁。结构方法对我们 认识和研究聚合物材料内部分子结构和分子运动的 实质是一种重要的、行之有效的普遍方法。它可以 帮助我们了解聚合物的微观和亚微观结构与其宏观 物理性能之间的关系，指导我们正确地选择和使用 聚合物材料，更好地掌握聚合物的成型加工工艺条 件；同时，通过不同的成型加工装备，利用不同的 万方数据
第1期 题会平等，马古思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作用 27 机械方法和途径改变聚合物的相立形态结构，又可 性，是事物的各种要素内在联系与组织方式；功能 以有效地改进其性能，设计并合成具有指定性能的 则是指特定结构的事物在内部与外部的联系与关系 聚合物材料。从结构决定性能、性能反映结构并且 表现出来的特定能力 我们要研究的机械结构 反作用于结构的基本原则出发，既可以根据已知对 是处于宏观层次上的人工结构，这种结构是以一定 象的内部结构，来推测预见对象的性能，也可以根 的基本加工功能为目的的机械有机组合。例如，聚 据已知对象的性能，来推测预见对象的结构，从而 合物加工机械中挤出机的基本功能，是将热塑性聚 结合人们的需要，或改变结构、或改变性能，实现 合物进行塑化、熔融等，再通过金属口模连续挤 人们充分利用和改造自然的目的。例如，我们在研 出，得到所希望的截面形状不变的制品，注塑机的 究塑料电磁动态塑化挤出机的过程中发现，经过施 基本功能是将热塑性聚合物材料加热熔融成流动态 加机械振动以后，吹塑成型的薄膜由于改变了塑料 (物化态)，施以高压注射进模具，经过保压，依靠 的分子排列，得到了双向近乎同性的薄膜，其纵横 今知或加热而固化，处后从模具中得到所要求的各 向拉伸强度不仅各自有较大的提高，而且纵横向的 种制品压延机的基本功能是把聚合物在两个或多 器唐由出较接诉.从而改变了了传统挤出机吹翅的薄 个辑筒问隙处进行混炼并暴压熔体聚合物使之成为 膜横向强度弱（由于各向异性引起）的缺点，这样就 薄膜及片型。这些聚合物加工设备都具有其独特的 大大改善了塑料管膜的性能，扩大了其应用范围 结构及零部件形状，而这些结构是实现其功能所必 正确对待上述三者之间的辩证关系，是我们进 需的。所以，任何一部机械设备的任何一个结构都 行聚合物成型加工技术研究的根本出发点。为了更 必须以实现功能为目的进行设计。 好地利用成型加工条件来为材料结构与性能的研 结构是功能的基础 功能是结构的表现。 结构 摄供积极的指导作用，必须采用最佳的成型加工条 合理，其功能才可能正常发挥，结构优化，才会有 件和合理的形状设计，从而有利于研究材料在热和 优化的功能。功能不是消极的，它对结构又有反作 机械力的作用后所形成的与原材料结构可能会有很 用，并影响结构的组成与变化 。攀握结构与功能 大差别的聚集态结构形态，有利于开发新的聚合物 的关系，就可以通过功能来设计或推测其结构 材料和充分控掘聚合物材料潜能。同时，也必须对 结构是功能实现的基础，但一种功能可以有多 聚合物链的构象用统计方法处理 使材料的微观结 种结构与之相对应。结构的多样化为功能的实现展 构参数和宏观力学量加以关联，并引进温度、时间 开了更广國的途径。混合是聚合物加工中各类机械 和拉伸速率等外界因素。只有这样建立起来的理论 设备都应具有的一种功能，因为制品的机械、物 模型， 才能真正反映事物之间的内在本质，才能解 理、化学性能及其外观强烈地依赖于组成成分的均 决实际问题，才能有发展的潜力。由此建立起来的 匀性。这种基本操作在现代聚合物成型装备的设 模型使我们能在聚合物成型加工领域里描述许许多 方法中可以被抽象为“结合”与“扩散”操作的实现。 多的内在物理规律。 这不只局限于某种结构，而是把具有这种功能的各 目前正在发展中的聚合物反应成型新技术，它 种机械都列入可考虑结构的范围之内。如，机械方 从聚合物材料的配方、反应、合成、加工、成型定 法有拉、压、拖曳、剪切、弯曲、振动，物理方法有 型直至制品等全过程 绝大部分工作是在聚合物的 分子扩散、振动 广散和整体扩散等等。在了解了这 反应成型加工装备中完成，因而在研究聚合物反应 些机理后，我们又可通过加工对象即聚合物的特性 成型装备中，更是集中地体现了材料的结构、制品 去考虑其可能的结构。如对粒状固体进行混合时， 性能和成型加工条件三者之间的辩证关系。 其结构可考虑为转筒型的、搅动螺带型的及流态化 (二)加工设备的结构与功能辩证关系 床型的。当考虑低粘度聚合物进行混合时，可有叶 加工设备的结构是根据其所要求达到的功能来 轮型结构，叶轮形状又可以是各种形式的。叶轮还 设计的，功能的实现要依赖加工装备的结材 结构 可以有各种排布，当要求连续混合时，以单、双螺 与功能两者是相互作用、相互联系和相互依存的。 杆为基础，其结构也是多样的，有主、副螺纹螺杆 结构和功能县研究和设计领域最重要的一对矛盾范 高速混炼型螺杆，高剪切挡板型螺杆，螺杆销钉型 畴，深人理解这对矛盾 对聚合物成型装备的研究 及机筒销钉型螺杆等等。由此可见，可以在多变的 和设计工作具有特别重要的意义。 结构中实现相同的功能。 唯物辩证法认为，结构是物质形态的普遍属 同一结构部件在不同的技术系统中起的作用可 万方数据
第1期 瞿金平等：马克思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作用 27 机械方法和途径改变聚合物的相立形态结构，又可 以有效地改进其性能，设计并合成具有指定性能的 聚合物材料。从结构决定性能、性能反映结构并且 反作用于结构的基本原则出发，既可以根据已知对 象的内部结构，来推测预见对象的性能，也可以根 据已知对象的性能，来推测预见对象的结构，从而 结合人们的需要，或改变结构、或改变性能，实现 人们充分利用和改造自然的目的。例如，我们在研 究塑料电磁动态塑化挤出机的过程中发现，经过施 加机械振动以后，吹塑成型的薄膜由于改变了塑料 的分子排列，得到了双向近乎同性的薄膜，其纵横 向拉伸强度不仅各自有较大的提高，而且纵横向的 强度也比较接近，从而改变了传统挤出机吹塑的薄 膜横向强度弱(由于各向异性引起)的缺点，这样就 大大改善了塑料管膜的性能，扩大了其应用范围。 正确对待上述三者之间的辩证关系，是我们进 行聚合物成型加工技术研究的根本出发点。为了更 好地利用成型加工条件来为材料结构与性能的研究 提供积极的指导作用，必须采用最佳的成型加工条 件和合理的形状设计，从而有利于研究材料在热和 机械力的作用后所形成的与原材料结构可能会有很 大差别的聚集态结构形态，有利于开发新的聚合物 材料和充分挖掘聚合物材料潜能。同时，也必须对 聚合物链的构象用统计方法处理，使材料的微观结 构参数和宏观力学量加以关联，并引进温度、时间 和拉伸速率等外界因素。只有这样建立起来的理论 模型，才能真正反映事物之间的内在本质，才能解 决实际问题，才能有发展的潜力。由此建立起来的 模型使我们能在聚合物成型加工领域里描述许许多 多的内在物理规律。 目前正在发展中的聚合物反应成型新技术，它 从聚合物材料的配方、反应、合成、加工、成型定 型直至制品等全过程，绝大部分工作是在聚合物的 反应成型加工装备中完成，因而在研究聚合物反应 成型装备中，更是集中地体现了材料的结构、制品 性能和成型加工条件三者之间的辩证关系。 (二)加工设备的结构与功能辩证关系 加工设备的结构是根据其所要求达到的功能来 设计的，功能的实现要依赖加工装备的结构，结构 与功能两者是相互作用、相互联系和相互依存的。 结构和功能是研究和设计领域最重要的一对矛盾范 畴，深入理解这对矛盾，对聚合物成型装备的研究 和设计工作具有特别重要的意义。 唯物辩证法认为，结构是物质形态的普遍属 性，是事物的各种要素内在联系与组织方式；功能 则是指特定结构的事物在内部与外部的联系与关系 中，表现出来的特定能力。我们要研究的机械结构 是处于宏观层次上的人工结构，这种结构是以一定 的基本加工功能为目的的机械有机组合。例如，聚 合物加工机械中挤出机的基本功能，是将热塑性聚 合物进行塑化、熔融等，再通过金属口模连续挤 出，得到所希望的截面形状不变的制品，注塑机的 基本功能是将热塑性聚合物材料加热熔融成流动态 (塑化态)，施以高压注射进模具，经过保压，依靠 冷却或加热而固化，然后从模具中得到所要求的各 种制品；压延机的基本功能是把聚合物在两个或多 个辊筒间隙处进行混炼并辗压熔体聚合物使之成为 薄膜及片型。这些聚合物加工设备都具有其独特的 结构及零部件形状，而这些结构是实现其功能所必 需的。所以，任何一部机械设备的任何一个结构都 必须以实现功能为目的进行设计。 结构是功能的基础，功能是结构的表现。结构 合理，其功能才可能正常发挥，结构优化，才会有 优化的功能。功能不是消极的，它对结构又有反作 用，并影响结构的组成与变化。掌握结构与功能 的关系，就可以通过功能来设计或推测其结构。 结构是功能实现的基础，但一种功能可以有多 种结构与之相对应。结构的多样化为功能的实现展 开了更广阔的途径。混合是聚合物加工中各类机械 设备都应具有的一种功能，因为制品的机械、物 理、化学性能及其外观强烈地依赖于组成成分的均 匀性。这种基本操作在现代聚合物成型装备的设计 方法中可以被抽象为“结合”与“扩散”操作的实现。 这不只局限于某种结构，而是把具有这种功能的各 种机械都列入可考虑结构的范围之内。如，机械方 法有拉、压、拖曳、剪切、弯曲、振动，物理方法有 分子扩散、振动扩散和整体扩散等等。在了解了这 些机理后，我们又可通过加工对象即聚合物的特性 去考虑其可能的结构。如对粒状固体进行混合时， 其结构可考虑为转筒型的、搅动螺带型的及流态化 床型的。当考虑低粘度聚合物进行混合时，可有叶 轮型结构，叶轮形状又可以是各种形式的。叶轮还 可以有各种排布，当要求连续混合时，以单、双螺 杆为基础，其结构也是多样的，有主、副螺纹螺杆， 高速混炼型螺杆，高剪切挡板型螺杆，螺杆销钉型 及机筒销钉型螺杆等等。由此可见，可以在多变的 结构中实现相同的功能。 同一结构部件在不同的技术系统中起的作用可 万方数据
华南理工大学学报（社会科学版） 第3卷 以不同，即同一结构在不同场合下，可以表现出不 的联系与相互作用的辩证统 局部是整体的各种 相同的功能。例如，同样是爆杆，加工塑料的挤出 要素和各种关系，可以是某一要素，也可以是某些 机螺杆的功能就不同于加工橡较的挤出机螺杆的功 要素的组合。局部是构成整体的基融，同时又受到 能。这就要求我们在设计加工塑料和橡胶的螺杆 整体的制约，以整体为归宿。 整体是各个局部的纷 时，根据塑料和橡胶的具体加工特性来分别设计螺 合，是多种关系的统一与协调，而不是各局部的机 杆，以利于聚合物的粘度降低，使能耗降低。一个 械式线性组合。整体与局部不是绝对的，而是相对 功能可以通过不同的结构来实现，反之 个结格 的， 同时也是不断地变化和发展的 也能达到几个目的，即一机多功能也是现代聚合物 整体与局部之间的辩证关系，在聚合物成型加 加工装条所追求的。例如，橡胶热吸料挤出机的功 工技术的研究和加工装备设计领域里，主要表现在 能只是塑化成型物料 当希望机械占地面积小 效 生要零部件与次要零部件之间的辩证关系 率高时，就可以通过改进螺杆的结构。使冷限料橡 系统的主要特征是其整体性，即以要贰为基础 胶挤出机同时具有固体输送、塑化、增压、泵送、 的综合性整体。在复杂的机械系统中，要素之间的 混合挤出成型及排气等功能】 从面提高了产品的产 关系必须明确。例如，挤出机生产线可作 一个完 量及质量。 整的系统来研制，它具有明确的输人（驱动功、咽 结构是否合理又都体现在所实现的功能上， 令 人的物料、物料的状态)与输出（输出功、挤出的成 时功能可以反作用于结构。达不到功能的结构 就 型产品及其产量与质量的表征)以及 一些互相依存 需要改进，促使我们重新考虑结构方案，以实现所 的环节（各种速度、压力与温度的控制等）。描述要 要求的结构。设计时功能是因，结构是果；成型加 研制的技术系统的目的功能，在于认识设计任务的 工时，结构是因，功能是果， 这是 组辩证关系。 核心，将中心要素从非中心要素中突出出来。设计 根据确定的功能选择结构时，要考虑协调结构之间 从主要部件开始，围绕着它，研制其他必需的次要 的构成。改变结构联系形态和环节是现代聚合物成 部件。挤出机中螺杆的设计最能说明这一问题。在 型加工装备设计与研究中所要达到的另 途径。 挤出过程中，螺杆的结构参数对挤出加工系统起着 确定目的的功能之后，找出主要功能的基本原理 极为重要的作用，极大地影响着产品的产量和质 对整体系统因果关系进行设想，并通过规定的基本 量。各种新挤出设备的研制，重点就是围绕着螺杆 功能和分功能连接来实现。 对于 部机械设备。 构型展开的。当然 ,也不能把中心要素与非中心要 要部件性能的优劣将影响着功能实现的优劣，这体 素绝对化，它们是相互制约的，在一定的条件下会 现在功能实现的协调上，例如在挤出机中，若螺杆 相互转化。螺杆与机筒是相互配合的一对零部件， 设计不合理，或与机筒间隙配合不合理，都可导致 在进行螺杆设计时，也不可忽视机筒的作用。例如 产量的波动、质量的下降以及功耗的增加。对整个 机筒的表面质量、机简与螺杆之间的间隙等 ,都会 系统进行考察，若机械系统的配置不合理，同样会 影响到螺杆在挤出加工过程中的输送、熔融、塑 造成整条生产线的功能达不到最佳效益。忽视结构 计量等效果。主机是挤出机中的主要部件，但 的协调，盲目引进技术设备，最终达不到应有的生 是在设计主机的同时，还需要考虑各个辅助设备的 产效益，其原因也许正是某些企业领导者对结构与 作用。否则，铺助设备设计不当，也可能转化为主 功能的关系认识不足。其实， 有时不需要耗费更多 要矛盾，导致系统功能的降低。例如，吹膜的冷却 的资金，只需要在结构的协调上进行调整就可能实 装置如果设计不合理，可能会降低整机的挤出产 现更理想的功能。 量，增加整机的能耗以及降低挤出制品的质量。设 研究结物与功能的目的，在于正确认识结构和 计还需要把握要素之间的同一性和差异性。对同一 功能之间的辩证关系，从而推动生产的发展，促进 系统，对要索作某种相同的要求。如挤出系统中 科学的进步。在探索结构与功能的过程中，应将理 对规杆和机头口模的加工精度及质量都要作高的要 论思维与形免思维结合起来，在把握结构与功能多 求，否则螺杆的结构再合理、加工质量再好，如果 重属性的基础上，发挥科学想象力与创造力 机头口模的质量不好，也不会生产出优质的聚合物 (三)局部与整体的辩证关系 制品。当然，要素在同一性的要求下又有差异，没 整体是指构成事物的诸要素和关系的全部总 有必要使所有零件都达到同一级别而导致成本增 和，是事物的组成、结构、性质、功能及其多样性 加。例如螺杆和机头的口模的表面粗糙度，在各自 万方数据
28 华南理工大学学报(社会科学版) 第3卷 以不同，即同一结构在不同场合下，可以表现出不 相同的功能。例如，同样是螺杆，加工塑料的挤出 机螺杆的功能就不同于加工橡胶的挤出机螺杆的功 能。这就要求我们在设计加工塑料和橡胶的螺杆 时，根据塑料和橡胶的具体加工特性来分别设计螺 杆，以利于聚合物的粘度降低，使能耗降低。一个 功能可以通过不同的结构来实现，反之，一个结构 也能达到几个目的，即一机多功能也是现代聚合物 加工装备所追求的。例如，橡胶热喂料挤出机的功 能只是塑化成型物料，当希望机械占地面积小、效 率高时，就可以通过改进螺杆的结构，使冷喂料橡 胶挤出机同时具有固体输送、塑化、增压、泵送、 混合挤出成型及排气等功能，从面提高了产品的产 量及质量。 结构是否合理又都体现在所实现的功能上，同 时功能可以反作用于结构。达不到功能的结构，就 需要改进，促使我们重新考虑结构方案，以实现所 要求的结构。设计时功能是因，结构是果；成型加 工时，结构是因，功能是果，这是一组辩证关系。 根据确定的功能选择结构时，要考虑协调结构之间 的构成。改变结构联系形态和环节是现代聚合物成 型加工装备设计与研究中所要达到的另一途径。在 确定目的的功能之后，找出主要功能的基本原理， 对整体系统因果关系进行设想，并通过规定的基本 功能和分功能连接来实现。对于一部机械设备，重 要部件性能的优劣将影响着功能实现的优劣，这体 现在功能实现的协调上，例如在挤出机中，若螺杆 设计不合理，或与机筒问隙配合不合理，都可导致 产量的波动、质量的下降以及功耗的增加。对整个 系统进行考察，若机械系统的配置不合理，同样会 造成整条生产线的功能达不到最佳效益。忽视结构 的协调，盲目引进技术设备，最终达不到应有的生 产效益，其原因也许正是某些企业领导者对结构与 功能的关系认识不足。其实，有时不需要耗费更多 的资金，只需要在结构的协调上进行调整就可能实 现更理想的功能。 研究结构与功能的目的，在于正确认识结构和 功能之间的辩证关系，从而推动生产的发展，促进 科学的进步。在探索结构与功能的过程中，应将理 论思维与形象思维结合起来，在把握结构与功能多 重属性的基础上，发挥科学想象力与创造力。 (三)局部与整体的辩证关系 整体是指构成事物的诸要素和关系的全部总 和，是事物的组成、结构、性质、功能及其多样性 的联系与相互作用的辩证统一。局部是整体的各种 要素和各种关系，可以是某一要素，也可以是某些 要素的组合。局部是构成整体的基础，同时又受到 整体的制约，以整体为归宿。整体是各个局部的综 合，是多种关系的统一与协调，而不是各局部的机 械式线性组合。整体与局部不是绝对的，而是相对 的，同时也是不断地变化和发展的。 整体与局部之间的辩证关系，在聚合物成型加 工技术的研究和加工装备设计领域里，主要表现在 主要零部件与次要零部件之间的辩证关系。 系统的主要特征是其整体性，即以要素为基础 的综合性整体。在复杂的机械系统中，要素之间的 关系必须明确。例如，挤出机生产线可作为一个完 整的系统来研制，它具有明确的输入(驱动功、喂 入的物料、物料的状态)与输出(输出功、挤出的成 型产品及其产量与质量的表征)以及一些互相依存 的环节(各种速度、压力与温度的控制等)。描述要 研制的技术系统的目的功能，在于认识设计任务的 核心，将中心要素从非中心要素中突出出来。设计 从主要部件开始，围绕着它，研制其他必需的次要 部件。挤出机中螺杆的设计最能说明这一问题。在 挤出过程中，螺杆的结构参数对挤出加工系统起着 极为重要的作用，极大地影响着产品的产量和质 量。各种新挤出设备的研制，重点就是围绕着螺杆 构型展开的。当然，也不能把中心要素与非中心要 素绝对化，它们是相互制约的，在一定的条件下会 相互转化。螺杆与机简是相互配合的一对零部件， 在进行螺杆设计时，也不可忽视机筒的作用。例如 机筒的表面质量、机筒与螺杆之间的间隙等，都会 影响到螺杆在挤出加工过程中的输送、熔融、塑 化、计量等效果。主机是挤出机中的主要部件，但 是在设计主机的同时，还需要考虑各个辅助设备的 作用。否则，辅助设备设计不当，也可能转化为主 要矛盾，导致系统功能的降低。例如，吹膜的冷却 装置如果设计不合理，可能会降低整机的挤出产 量，增加整机的能耗以及降低挤出制品的质量。设 计还需要把握要素之间的同一性和差异性。对同一 系统，对要素作某种相同的要求。如挤出系统中， 对螺杆和机头口模的加工精度及质量都要作高的要 求，否则螺杆的结构再合理、加工质量再好，如果 机头口模的质量不好，也不会生产出优质的聚合物 制品。当然，要素在同一性的要求下又有差异，没 有必要使所有零件都达到同一级别而导致成本增 加。例如螺杆和机头的口模的表面粗糙度，在各自 万方数据
第1期 金平等：马克思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作用 29 能满足工作要求的前提下可以不是同- 一级别，以减 现了理论与实践的辩证统 一关系 少加工成本。在对系统设计时，将各部分分别考虑 理论分析与实验观察是聚合物成型加工技术研 也不总意味着要素联系的中断。相反，正是考虑了 究中的两种重要方法，它们是相互联系、互相促进 各要素之间可能相互作用的关系，才把各个分功能 的，脱离或违背实验事实的理论是不合实际的，无 实现后放到整体中综合，考察要素之间的物质、能 法对科研和生产活动起到积极的指导作用：而离开 量、信息的交换与流通作用。例如，橡胶生产工艺 理论指导的实验是盲目的。理论总结实验结果，实 是以一系列关键的加工过程为基础的，这些加工过 验鉴别理论的真伪；理论在实验的基础上产生和发 程物成了各种复杂系统的基本模块，它们的有机组 展，实验又在理论的指导下更新设计：它们既是矛 成就可构成所需的制造系统。若把硫化橡胶制品工 盾的、彼此起伏的，又是统一的、相铺相成的。这 艺过程视为一个系统时，可将其简化为混炼 成 种既对立又统一的关系，赋予聚合物成型加工技术 型、硫化三个阶段，在设这一系统加工过程时， 不断发展的内在动力。例如在塑料注塑机的模具设 须认识到任一个过得所实现的加工技术，对产 计和研究中，就是在一定的模具流道的理论分析基 量及质量都会产生实质性的影响，这种影响可以是 础上，先设计制造出模具，然后经过试横 调模等 单一因素的影响，又可能是三者之间的交叉作用结 一系列的实验来验证理论、再缘正理论、再实验的 果。所以必须考虑各因素间的相互作用关系，对设 反复过程，最终才得到合格的模具。模具CAD就 计系统有效的组合 才能构成 个完整合理的成型 是在被实验检验了的理论的基础上建立起来的新技 装备或生产系统。 术。目前较先进的CMOLD等模具，CAD软件虽 机械系统是由各要素组成的综合体，这就存在 然可以较好地指导模且的设计和制造，但是常常还 着整个系统与局部要素的关系 ,在处理好要素 之间 是需要进行模具的实验工作来进 步完善和改进 关系的同时，还要处理好整个系统与局部要素的关 科学实险从生产实践中分化出来之后，特别是 系。整个系统的性质在一定程度上由各要素性质决 近代实验科学产生之后，便成为自然科学的直接来 定，从整体上看，它的某些性质等于部分 之和。 例 源。 一方面它以解决科学理论的验证为使命 直接 如，整台成型加工装备的重量或成本等于各个零件 为科学理论服务，为理论提供材料、依据、启示或 重量或成本之和，设计中就需要从零部件的结构尺 新的间题，从而决定理论的方向、价值与直理性 寸优化考虑，以使整台设备重量和成本降低；在挤 同时 由于实验中会出现新事实 ,新课题 ,因而常 出机的设计过程中，当单独设计和确定零部件的参 常开辟出新的领域：另一方面，科学实验又是一种 数时，还要综合考虑它们与整机性能及其主要参数 特殊的实践活动 -它是为了一定的目标而人为的 的协调。比如对螺杆设计中螺杆长径 、螺旋升 设计的，是将自然界的客观过程 客观现象理想 角、螺纹头数、螺槽深度等参数的取值，都需要从 化、纯粹化、模型化的一种模拟性的实践活动，它 整机性能出发在量上给子适当的考虑，因为这些参 是在理论的指导下，按照理论的预期目的而设置起 变量的变化，对整机挤出的产量及质量都有重要影 来的。 没有理论的指导，便无法进行实验设计 响。 法取舍各种因素，也无法分析、解释各种结果。自 在聚合物加工设备中，整机主要工作变量（速 从科学进人微观领域后，由于仪器的精密度并不能 度、压力分布、温度分布、功率消耗等)与主要零部 无限制地提高，因而不能单纯依靠实验来揭示对 件的设计变量（螺杆结构参变量等）、聚合物熔体性 象。要把姬自然界的本质和规律，要揭示对象的本 能、物理性质的表征量以及工艺变量（机器的运转 来面目，既需要立足于严革的科学实验，又需要理 速度、机器壳体的温度等)之间都存在着量的关系 论思维、进行大胆创造 正确处理它们之间的关系，并对这些变量之间关系 整个聚合物电磁动态成型加工技术研究工作 的规律性加以探索，进而建立数学模型，是寻求加 是围绕着理论与实践之间的吻合性、矛盾性、差异 工设备的结构改进的重要途径。 性或不一致性展开的 。在理论形成之前，先在大量 (四)理论与实践的辩证统 的实验事实基础上，建立起合理可靠的物理模型： 理论指导实践，实践检验理论，理论与实我的 再运用数学和概率统计方法将聚合物加工过程中材 失茶我路吉我纯华容保 一个极其重要的辩证 料的微观结构参数与宏观力学量联系起来，推导出 简洁明了的数学模型；模型一旦确定，设计出大量 万方数据
第1期 瞿金平等：马克思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作用 29 能满足工作要求的前提下可以不是同一级别，以减 少加工成本。在对系统设计时，将各部分分别考虑 也不总意味着要素联系的中断。相反，正是考虑了 各要素之间可能相互作用的关系，才把各个分功能 实现后放到整体中综合，考察要素之间的物质、能 量、信息的交换与流通作用。例如，橡胶生产工艺 是以一系列关键的加工过程为基础的，这些加工过 程构成了各种复杂系统的基本模块，它们的有机组 成就可构成所需的制造系统。若把硫化橡胶制品工 艺过程视为一个系统时，可将其简化为混炼、成 型、硫化三个阶段，在设订‘这一系统加工过程时， 必须认识到任何一个过程所实现的加工技术，对产 量及质量都会产生实质性的影响，这种影响可以是 单一因素的影响，又可能是三者之间的交叉作用结 果。所以必须考虑各因素间的相互作用关系，对设 计系统有效的组合，才能构成一个完整合理的成型 装备或生产系统。 机械系统是由各要素组成的综合体，这就存在 着整个系统与局部要素的关系，在处理好要素之间 关系的同时，还要处理好整个系统与局部要素的关 系。整个系统的性质在一定程度上由各要素性质决 定，从整体上看，它的某些性质等于部分之和。例 如，整台成型加工装备的重量或成本等于各个零件 重量或成本之和，设计中就需要从零部件的结构尺 寸优化考虑，以使整台设备重量和成本降低；在挤 出机的设计过程中，当单独设计和确定零部件的参 数时，还要综合考虑它们与整机性能及其主要参数 的协调。比如对螺杆设计中螺杆长径比、螺旋升 角、螺纹头数、螺槽深度等参数的取值，都需要从 整机性能出发在量上给予适当的考虑，因为这些参 变量的变化，对整机挤出的产量及质量都有重要影 响。 在聚合物加工设备中，整机主要工作变量(速 度、压力分布、温度分布、功率消耗等)与主要零部 件的设计变量(螺杆结构参变量等)、聚合物熔体性 能、物理性质的表征量以及工艺变量(机器的运转 速度、机器壳体的温度等)之间都存在着量的关系。 正确处理它们之间的关系，并对这些变量之间关系 的规律性加以探索，进而建立数学模型，是寻求加 工设备的结构改进的重要途径。 (四)理论与实践的辩证统一 理论指导实践，实践检验理论，理论与实践的 关系是马克思主义认识论中的一个极其重要的辩证 关系。在聚合物成型加工技术的研究过程中，也体 现了理论与实践的辩证统一关系。 理论分析与实验观察是聚合物成型加工技术研 究中的两种重要方法，它们是相互联系、互相促进 的，脱离或违背实验事实的理论是不合实际的，无 法对科研和生产活动起到积极的指导作用；而离开 理论指导的实验是盲目的。理论总结实验结果，实 验鉴别理论的真伪；理论在实验的基础上产生和发 展，实验又在理论的指导下更新设计；它们既是矛 盾的、彼此起伏的，又是统一的、相辅相成的。这 种既对立又统一的关系，赋予聚合物成型加工技术 不断发展的内在动力。例如在塑料注塑机的模具设 计和研究中，就是在一定的模具流道的理论分析基 础上，先设计制造出模具，然后经过试模、调模等 一系列的实验来验证理论、再修正理论、再实验的 反复过程，最终才得到合格的模具。模具CAD就 是在被实验检验了的理论的基础上建立起来的新技 术。目前较先进的C—MoID等模具，CAD软件虽 然可以较好地指导模具的设计和制造，但是常常还 是需要进行模具的实验工作来进一步完善和改进。 科学实验从生产实践中分化出来之后，特别是 近代实验科学产生之后，便成为自然科学的直接来 源。一方面它以解决科学理论的验证为使命，直接 为科学理论服务，为理论提供材料、依据、启示或 新的问题，从而决定理论的方向、价值与真理性， 同时，由于实验中会出现新事实、新课题，因而常 常开辟出新的领域；另一方面，科学实验又是一种 特殊的实践活动——它是为了一定的目标而人为的 设计的，是将自然界的客观过程、客观现象理想 化、纯粹化、模型化的一种模拟性的实践活动，它 是在理论的指导下，按照理论的预期目的而设置起 来的。没有理论的指导，便无法进行实验设计，无 法取舍各种因素，也无法分析、解释各种结果。自 从科学进入微观领域后，由于仪器的精密度并不能 无限制地提高，因而不能单纯依靠实验来揭示对 象。要把握自然界的本质和规律，要揭示对象的本 来面目，既需要立足于严谨的科学实验，又需要理 论思维、进行大胆创造。 整个聚合物电磁动态成型加工技术研究工作， 是围绕着理论与实践之间的吻合性、矛盾性、差异 性或不一致性展开的。在理论形成之前，先在大量 的实验事实基础上，建立起合理可靠的物理模型； 再运用数学和概率统计方法将聚合物加工过程中材 料的微观结构参数与宏观力学量联系起来，推导出 简洁明了的数学模型；模型一旦确定，设计出大量 万方数据