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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)知识介绍

山东迪浩耐磨管道股份有限公司 2011-03-02 11:41发表
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        超高分子量聚乙烯具有的分子链长度是高密度聚乙烯的10~20倍。更长分子链(更高的分子量)赋予UHMWPE的主要优势在于韧性、耐磨性和抗应力开裂性。由于它是聚乙烯的一种,超高分子量聚乙烯也具有润滑性、耐化学性和通用HDPE的优良电性能。
        超高分子量聚乙烯具有的分子链长度是高密度聚乙烯的10~20倍。更长分子链(更高的分子量)赋予UHMWPE的主要优势在于韧性、耐磨性和抗应力开裂性。由于它是聚乙烯的一种,超高分子量聚乙烯也具有润滑性、耐化学性和通用HDPE的优良电性能。
        长分子链使材料在通用的模塑和挤塑设备上难于加工。加热到熔点以上,超高分子量聚乙烯变成透明的,但不流动。
化学和性能
        超高分子量聚乙烯是用齐格勒聚合法生产的。加工过程要求特别高的纯净度,乙烯单体杂质控制在百万分之几。产品是一种白色粉末,颗粒大小与食盐相近。该聚合物通过溶液粘度的方法来检测,据此计算特性粘度(IV)和分子量(MW)。超高分子量聚乙烯按ASTM定义其重均分子量(MW)大于300万。
        现有的超高分子量聚乙烯品级的 MW在300~ 600万之间。一般按照 IV分类, IV为 20dl./g约等于 MW为 300万。 IV为30表示MW为600万。一些品级含添加剂,为特殊最终应用。
        通常,超高分子量聚乙烯料不加添加剂,并可不需稳定剂进行烧结和锻制。在加工条件下,包含在392F温度下保压若于小时和 0.5吨/平方英寸或更高的压力条件下,UHM3V可固化成块状、板材或简单挤塑。在这些条件下,会发生一些氧化交联。如果材料的大部分已因交联变得难溶,UHMWPE的IV值不能准确测定。与过氧化物的适当交联用以增强耐磨性。抗紫外线性或延长耐高温性可通过添加 UV稳定剂或抗氧剂实现。
        超高分子量聚乙烯具有一些超乎寻常的性能,特别是耐磨性(比碳钢好 10倍),和低温(甚至比液氮还冷)韧性。UHMW用于低速轴承座。加入硅氧烷、二硫化铝、石墨和特殊石蜡,使低摩擦系数进一步降低。在食品加工工业,UHMW的自润滑性,易净化、低味气/ 味道传递性和耐沸水性得到利用。已符合FDA和USDA要求用于食品、水和药品工。超高分子量聚乙烯的一些用途是基于它的吸噪音和减震性。如果需要UHMW可用染料着色,而用颜料略差些。
加工
        一些研究者已研究出 UHMW的注塑或螺杆挤塑技术。使用按规格改制的设备和很简单的厚壁零件设计,在注塑中已获得有限的成功。在螺杆挤塑中的尝试导致聚合物降解或设备损坏。
        用于超高分子量聚乙烯的最通常加工技术是压塑。使用大型液压机可生产50Sq·ft.大小和许多英寸厚度的板材。薄板材或带材通常用切片短条或块料来生产。厚壁挤塑可以使用由往复式推料杆送料的具有特长滞留时间的口模喂料。锻制技术已发展,在约390F下热压成型和在热模中压缩。超高分子量聚乙烯可以通过热压板焊接或旋压焊接而连接在一起。板材加热到302T可在金属冲击设备上冲击。粘合系统形成的接缝承受剪切值达6.3MPa。
        使用锋利工具和冷却,UHMW较易加工。为使零件具有更簿截面或更精细,机械法是常用的加工方法。加工过程,如钻、磨、旋、锯、刨和螺纹切削为例行工序。对于长时间生产操作过程,建议使用硬质合金工具。
        若干加工过程是以超高分子量聚乙烯和油共混物为基础。形成的凝胶可以在普通塑料挤出机上挤塑加工成板材或长丝。从板材中分离出油使其成为多孔材料,适用于电解槽隔离板或过滤膜。从凝胶长丝中取向和分离油可生产出拉神特性优于钢的纤维。
应用
       超高分子量聚乙烯用于一些性质很不相同的用途。它用于摩托雪撬的齿轮传动和鼓风吹雪机的叶轮,在这些场合,利用超高分子量聚乙烯的低温韧性、耐腐蚀性和润滑性。
       在采矿工业中,UHMW用作斜槽和料斗的滑动面,利用了它的优异耐磨性和耐化学性。新一代的自动卸货矿石运输船、铁路货车和大卡车可能应用超高分子量聚乙烯,因其具有表面光滑、不粘性和耐磨性。这些特性使其也可用于农业和运土机械,用UHMW材料防护钢材。
        耐化学性和表面光滑性的综合可涉及许多用途。食品加工工业用超高分子量聚乙烯作为切肉等用板的表面材料,这里需要无孔表面。
        加工处理食品和药品传送机用超高分子量聚乙烯作接触表面和辊子,具有自润滑性、耐沸水和耐化学清洁剂的性能。为延长使用寿命并使运转流畅,装瓶灌注生产线常采用UHMWPE制的同步螺旋加料器和齿带。超高分子量聚乙烯在纸张和废水处理工业中用于轴承、脱水底板、滑轨和过滤装置。多孔超高分子量聚乙烯用作电解槽隔板,展现材料优良的耐腐蚀性。

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