高強(qiáng)高模聚乙烯 資料介紹

1、uhmwpe 編輯本段一、前言聚乙烯是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的塑料品種之一，約占世界塑料總產(chǎn)量的30%。其中，ldpe、hdpe以及被稱為第三代聚乙烯的lldpe等均屬于熱塑性通用塑料，唯有分子量高達(dá)150萬以上的uhmepe，因物理力學(xué)性能優(yōu)異而作為工程塑料應(yīng)用。根據(jù)美國菲利普石油公司的劃分方法，分子量在150萬以上的聚乙烯稱為“uhmwpe”。德國赫斯特（hoechst）公司、美國赫爾克樂斯（hercules）公司和日本三井石油化學(xué)公司是世界上生產(chǎn)uhmwpe的三大公司，中國主要生產(chǎn)廠家是北京助劑二廠、上海高橋石化公司化工廠。 編輯本段二、性能uhmwpe極高的分子量（hdpe的分子量通常

2、只有230萬）賦予其優(yōu)異的使用性能，而且屬于價(jià)格適中、性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，它幾乎集中了各種塑料的優(yōu)點(diǎn)，具有普通聚乙烯和其它工程塑料無可比擬的耐磨、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕、吸收沖擊能、耐低溫、衛(wèi)生無毒、不易粘附、不易吸水、密度較小等綜合性能。事實(shí)上，目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優(yōu)異性能。 1、耐磨性uhmwpe的耐磨性居塑料之冠，并超過某些金屬，圖1為uhmwpe與其它材料耐磨性比較。從圖1可以看出，與其它工程塑料相比，uhmwpe的沙漿磨耗指數(shù)僅是pa66的1/5，hepe和pvc的1/10；與金屬相比，是碳鋼的1/7，黃銅的1/27。這樣高的耐磨性，以致于用一般塑料磨耗

3、實(shí)驗(yàn)法難以測試其耐磨程度，因而專門設(shè)計(jì)了一種沙漿磨耗測試裝置。uhmwpe耐磨性與分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。 2、耐沖擊性uhmwpe的沖擊強(qiáng)度，在所有工程塑料中名列前茅，圖2為uhmwpe與其他工程塑料沖擊強(qiáng)度比較，從圖2中可以看出，uhmwpe的沖擊強(qiáng)度約為耐沖擊pc的2倍，abs的5倍，pom和pbtp的10余倍。耐沖擊性如此之高，以致于采用通常沖擊試驗(yàn)方法難以使其斷裂破壞。其沖擊強(qiáng)度隨分子量的增大而提高，在分子量為150萬時(shí)達(dá)到最大值，然后隨分子量的繼續(xù)升高而逐漸下降。值得指出的是，它在液氮中（-195）也能保持優(yōu)異的沖擊強(qiáng)度，這一特性是其它塑料所沒有的。此外，它在反復(fù)沖

4、擊表面硬度更高。 3、自潤滑性uhmwpe有極低的摩擦因數(shù)（0.050.11），故自潤滑性優(yōu)異。表1為uhmwpe與其他工程塑料摩擦因數(shù)比較。從表1可以看出，uhmwpe的動(dòng)嗎擦因數(shù)在水潤滑條件下是pa66和pom的1/2，在無潤滑條件下僅次于塑料中自潤滑性最好的聚四氟乙烯（ptfe）；當(dāng)它以滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)形式工作時(shí)，比鋼和黃銅加潤滑油后的潤滑性還要好。因此，在摩擦學(xué)領(lǐng)域uhmwpe被譽(yù)為成本/性能非常理想的摩擦材料。 名稱摩擦系數(shù)自潤滑水潤滑油潤滑uhmwpe0.100.220.050.100.050.08ptfe0.040.250.040.080.040.05pa660.150.400.140

5、.190.060.11pom0.150.350.100.200.050.10表1 uhmwpe與其它工程塑料摩擦因數(shù)比較 4、耐化學(xué)藥品性uhmwpe具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性，除強(qiáng)氧化性酸液外，在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽）及有機(jī)介質(zhì)（荼溶劑除外）。其在20和80的80種有機(jī)溶劑中浸漬30d，外表無任何反?，F(xiàn)象，其它物理性能也幾乎沒有變化。 5、沖擊能吸收性uhmwpe具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖擊能吸收值在所有塑料中最高，因而噪聲阻尼性能很好，具有優(yōu)良的削音效果。 6、耐低溫性uhmwpe具有優(yōu)異的耐低溫性，在液氦溫度（-269）下仍具有延展性，因而能夠用作核工業(yè)的耐低溫

6、部件。 7、衛(wèi)生無毒性uhmwpe衛(wèi)生無毒，完全符合日本衛(wèi)生協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，并得到美國食品及藥物行政管理局和美國農(nóng)業(yè)部的認(rèn)可，可用于接觸食品和藥物。 8、不粘性uhmwpe表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力僅次于塑料中不粘性最好的ptfe，因而制品表面與其它材料不易粘符。 9、吸水性小uhmwpe吸水率很低；一般小于0.01%，僅為pa66的1%，因而在成型加工前一般不必干燥處理。 10、密度表2為uhmwpe與其它工程塑料密度比較。由表2可知，uhmwpe的密度比其它所有工程塑料都低，一般比ptfe低56%，比pom低33%，比pbtp低30%，因此其制品非常輕便。 名稱相對密度uhmwpe密度

7、比其低/%ptfe201256pom1.4133pbtp1.3130pc1.2022pa1.021.14818uhmwpe0.94表2 uhmwpe 與其它工程塑料密度比較 11、拉伸強(qiáng)度由于uhmwpe具有朝拉伸取向必備的結(jié)構(gòu)特征，所以有無可匹敵的超高拉伸強(qiáng)度，因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強(qiáng)度的纖維，其拉伸強(qiáng)度高達(dá)33.5gpa,拉伸彈性模量高達(dá)100125gpa；纖維比強(qiáng)度是迄今已商品化的所有纖維中最高的，比碳纖維大4倍，比鋼絲大10倍，比芳綸纖維大50%。 12、其他性能uhmwpe還具有優(yōu)良的電氣絕緣性能，比hdpe更優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，比hdpe更好的耐疲勞性及耐r-射

8、線能力。 編輯本段三、應(yīng)用目前uhmwpe已在紡織、造紙、包裝、運(yùn)輸、進(jìn)寫、化工、采礦、石油、建筑、電氣、食品、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并開始進(jìn)入常規(guī)兵器、船舶、汽車等領(lǐng)域。今后還將擴(kuò)大到宇航和原子能等領(lǐng)域。 1、耐磨性和耐沖擊性為主的應(yīng)用1.1、紡織機(jī)械紡織機(jī)械是uhmwpe最早應(yīng)用的領(lǐng)域，早在1958年，就有幾家公司用uhmwpe制造防止機(jī)械零件，如取代韌性材料中最耐用的水牛皮制作的織機(jī)上的皮結(jié)，承受40180次/min長期振動(dòng)沖擊，其壽命可達(dá)水牛皮結(jié)的56倍。目前，國外在每臺(tái)織機(jī)上應(yīng)用的uhmwpe零件平均有30件左右，如投梭器、打梭棒、齒輪、聯(lián)結(jié)器、掃花桿、緩沖塊、桿軸套、擺動(dòng)

9、后梁等耐沖擊磨損零件。1.2、造紙機(jī)械造紙機(jī)械是應(yīng)用uhmwpe的第二個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，約在1960年，在一臺(tái)削木機(jī)的傳送裝置上第一次安裝了uhmwpe防磨條，對底板和鏈條起到良好的保護(hù)作用，使用5a基本上無磨損。據(jù)估計(jì)，防磨條的壽命要比鏈條的壽命高一倍以上，uhmwpe和不銹鋼、楓木、澆鑄型聚氨脂及層壓酚醛塑料等耐磨材料都層作為吸水箱蓋板使用，但重要的是uhmwpe蓋板對吸水箱上不銹鋼絲網(wǎng)的阻力大大低于其它材料，因此可使昂貴的不銹鋼死網(wǎng)的使用壽命延長。今天，造紙工業(yè)所需uhmwpe用量占總量的10%，如采用uhmwpe制造造紙機(jī)的刮水板、吸水箱蓋板、壓密部件、接頭等；此外uhmwpe也可用來制造造

10、紙機(jī)械的密封軸桿、偏導(dǎo)輪、刮刀、過濾器等零部件。1.3、包裝機(jī)械uhmwpe的高耐磨性、低摩擦因數(shù)和不粘性，使其在包裝機(jī)械中比某些金屬和其它塑料更適用，可代替磷青銅和氟塑料。用uhmwpe取代改性氟塑料制作導(dǎo)軌、傳送裝置的滑塊座、固定板等，不僅大大降低了設(shè)備投資費(fèi)用，而且可延長使用壽命1050倍。一條液體洗滌劑生產(chǎn)線裝置上的計(jì)時(shí)星輪，用uhmwpe取代原來的層壓熱固性塑料后，使過去易磨損、易劃傷瓶且容易變軟的問題迎刃而解，大大減少了備用件費(fèi)用，有uhmwpe制造的計(jì)時(shí)螺桿，也已在許多裝瓶線上作為標(biāo)準(zhǔn)部件使用。西方一個(gè)大啤酒廠，用uhmwpe制作了一條約1.6km長的板帶式瓶子傳送帶，比用磷青銅

11、制作的傳送帶耐用幾倍。國外一個(gè)汽車組裝廠的輸送線上，鏈條驅(qū)動(dòng)鏈輪使小車在鋼板傳送平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)，由于鏈條與鋼板的摩擦，鏈條極易損壞。采用uhmwpe板材替換鋼板，使磨損大大降低，同時(shí)也減少了動(dòng)力消耗。1.4、通用機(jī)械由于uhmwpe具有優(yōu)良的耐磨性、耐沖擊性，它在機(jī)械制造行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯(lián)軸節(jié)、螺釘?shù)葯C(jī)械零部件。 2、以自潤滑性和不粘性為主的應(yīng)用2.1、材料儲(chǔ)運(yùn)uhmwpe可制作裝煤、水泥、石灰、礦粉、鹽、谷物之類粉狀材料的料斗、料倉、滑槽的襯里，由于它具有優(yōu)良的自潤滑性、不粘性，可使上述粉狀材料對儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備不發(fā)生

12、粘附現(xiàn)象，保證穩(wěn)定輸送。煤、礦粉、糧食等的料斗過去采用不銹鋼襯里進(jìn)行裝箱運(yùn)輸，現(xiàn)改用uhmwpe襯里，長期使用時(shí)，可減少發(fā)熱現(xiàn)象，寶鋼運(yùn)送礦石的料斗采用uhmwpe，要比原先采用的金屬材料使用壽命提高1050倍。用uhmwpe制作料斗襯里便于施工、成本低，所以大發(fā)電廠輸送煤的加料斗也采用了uhmwpe襯里。采煤場的煤溜槽采用uhmwpe制造，可降低傾斜角度，從而提高開采量。輸送40萬t煤而不需要更換料槽，其使用壽命比襯鎂合金的流料槽提高2倍。uhmwpe用于流砂等的固體輸送管道，與鋼管相比壽命提高18倍，成本降至1/25，與尼龍管相比壽命提高3倍，成本降至1/8。在輸送時(shí)，管內(nèi)阻力比金屬管小2

13、5%，大大提高了輸送效率。在滑槽、鏟斗和礦石車廂的內(nèi)襯等方面，用傳統(tǒng)金屬材料時(shí)，遇到寒冷潮濕天氣，物料就會(huì)凍結(jié)在金屬上，而采用uhmwpe則不會(huì)，從而大大減少了卸貨時(shí)間。在散裝貨船的自卸漏斗上內(nèi)襯一層uhmwpe板材后，平均卸貨時(shí)間由原來的1620h減少到8h。2.2農(nóng)業(yè)、建筑機(jī)械uhmwpe自潤滑性優(yōu)異，泥土在其表面容易滑動(dòng)，而不會(huì)發(fā)生粘著，而且其耐沖擊性、耐磨損性優(yōu)良，適于制作農(nóng)業(yè)和建筑機(jī)械的零部件。如聯(lián)合收割機(jī)的滑動(dòng)板、犁具外襯板、退土機(jī)的刮板、挖土機(jī)鏟斗的內(nèi)襯、翻斗車車廂的內(nèi)襯等，可大幅度提高工作效率，減少能耗。2.3文體用品利用uhmwpe的自潤滑性和耐磨性及耐寒性，可用語滑冰、滑雪

14、板底板，歐美主要采用uhmwpe制造；用uhmwpe覆蓋滑雪道（層厚20mm），滑板最高速度可達(dá)110km/h。日本三井石油化學(xué)公司制造的uhmwpe滑冰場，1975年在kagoshima縣對外開放，其造價(jià)為一般滑冰場的1/4。 3、以耐腐蝕性和不吸水性為主的應(yīng)用uhmwpe具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和不吸水性，可用做各種溶液存儲(chǔ)設(shè)備的鋪面材料和大型包裝容器，如浮筒、接水槽，汽油箱、農(nóng)藥容器以及用語太陽能設(shè)備的退水容器等。這也是uhmwpe目前應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一。uhmwpe容器具有優(yōu)良的落下沖擊強(qiáng)度。如果將容器裝水20kg，從高空跌落至10mm厚的鐵板上，普通聚乙烯容器的破壞高度僅為9m，而uh

15、mwpe容器可高達(dá)15m以上。 4、以衛(wèi)生無毒性為主的應(yīng)用4.1、食品、飲料工業(yè)uhmwpe具備食品工業(yè)所要求的無毒性、耐水性及非黏著性。被指定為可直接與食品接觸使用的材料?？捎糜谄【啤⑶鍥鲲嬃?、調(diào)味品等的輸送線。輸送物品時(shí)，可以防止瓶子等的破損，降低噪音，減少輸送帶、輸送螺桿等的磨損，并可減少電力損耗，它還可用來制造肉食、牛奶以及糖果蜜餞和面包食品生產(chǎn)設(shè)備的零部件。4.2、醫(yī)療uhmwpe具有優(yōu)異的生理惰性和生理適應(yīng)性，經(jīng)美國食品及藥物行政管理局、農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)，可在醫(yī)藥幾與人體接觸的領(lǐng)域使用，如作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)及節(jié)育植入體等的臨床使用，是理想的醫(yī)用高分子材料。有uhmwpe制成的腕臼和金屬股骨組成的人工髖關(guān)節(jié)，耐磨性和安全性比ptfe更為優(yōu)異。目前世界上已有數(shù)十萬人接受了這類人工關(guān)節(jié)的置換。 5、其他性能的應(yīng)用5.1、耐低溫性應(yīng)用uhmwpe具有優(yōu)異的耐低溫性能，可應(yīng)用于各種冷凍機(jī)械中，并可作為核工業(yè)的耐低溫部件，在低溫超導(dǎo)領(lǐng)域中是較為理想的絕緣