鋼結(jié)構(gòu)中箱型柱的制造工藝

1、鋼結(jié)構(gòu)中箱型柱的制造工藝鋼框架結(jié)構(gòu)以其強(qiáng)度高、重量輕、材質(zhì)均勻、塑性韌性好、安裝方便、施工工期短等優(yōu)點(diǎn)在鋼結(jié)構(gòu)中擔(dān)當(dāng)著重要角色。鋼柱的種類也越來越多,有箱型柱、H型柱和鋼管柱等多種類型,其中箱型柱的制造最復(fù)雜。1 箱型柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱型柱由4塊板(即2塊蓋板和2塊腹板)組成，4道角焊縫按強(qiáng)度需要分段設(shè)計(jì)成全焊透坡口(CP)與局部焊透坡口(PP)兩種形式。 1-腹板;2-蓋板;3-局部焊透區(qū)域;4-過渡區(qū)域;5-全焊透區(qū)域箱型柱典型橫剖面箱型柱內(nèi)設(shè)有橫隔板,主要橫隔板與腹板采用熔化嘴電渣焊進(jìn)行焊接,普通橫隔板與蓋腹板間三面焊接。箱型柱外側(cè)在各標(biāo)高處設(shè)有與主梁、次梁、垂直支撐連接的牛腿和眼板,柱與柱

2、之間的連接采用焊接和頂緊相結(jié)合的形式。所有零部件的鋼材均采用Q345B。2余量的加放原則采用無余量工藝,即構(gòu)件在長(zhǎng)度方向上只加放焊接收縮補(bǔ)償值和機(jī)加工余量,不再加放裝配余量,各部分余量在各道工序中逐步收縮掉。四道角焊縫收縮補(bǔ)償值沿長(zhǎng)度方向每米長(zhǎng)加0.5mm。蓋腹板如有對(duì)接拼板縫,則每道焊縫加4mm拼板收縮余量。箱型柱上端加放10 mm機(jī)加工余量,下端加放1520mm切割余量。在4塊外板中,兩塊蓋板在寬度上加放2mm余量,兩塊腹板在寬度上減2 mm。箱內(nèi)的熔化嘴電渣焊隔板整體部件向四周每邊各加4mm余量,機(jī)加工后每邊各留1 mm余量。箱柱非熔化嘴內(nèi)隔板在長(zhǎng)度和寬度方向各加810mm余量,機(jī)加工后

3、長(zhǎng)度和寬度方向各留2 mm余量。各種連接眼板(含CP坡口)在向中心線一側(cè)加放5mm余量,機(jī)加工后留1mm余量。零件的下料尺寸為理論尺寸加上述余量,為保證箱型柱內(nèi)各道隔板及箱型柱外各連接眼板之間相對(duì)位置的正確,各余量要分別加放在各段尺寸中,而不能集中加放在一端,特別是在確定蓋板上的熔化嘴焊孔的位置時(shí),必須在各孔之間理論尺寸上加補(bǔ)償值,并在一端分別加放機(jī)加工余量,另一端加放切割余量。3蓋板坡口形式及兩種坡口交界處的過渡箱型柱蓋板四道角焊縫按強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)成全焊透(CP)坡口和局部焊透(PP)坡口兩種形式。兩種坡口交界處要按圖2所示進(jìn)行過渡,過渡段取在PP坡口區(qū)域內(nèi),過渡段長(zhǎng)度為40 mm,腹板的CP

4、坡口處還要凹進(jìn)68mm。 1-全焊透坡口(CP);2-過渡段;3-局部焊透坡口(PP)圖2坡口過渡示意4裝配與檢驗(yàn)樣桿箱型柱的制作需制作2根樣桿,其中1根為裝配劃線樣桿,用于安裝箱內(nèi)隔板和蓋板鉆焊孔劃線,樣桿上要標(biāo)明上口和下口斷線、箱內(nèi)各道隔板位置線和厚度方向以及熔嘴焊的眼孔中心線等,在上、下兩端要標(biāo)明機(jī)加工和切割余量,并在各段尺寸中加放焊接補(bǔ)償值。另一根為檢驗(yàn)樣桿,用于箱型柱銑頭、安裝箱外附件,并劃出各種理論線,樣桿上要標(biāo)明上口和下口銑切及切割線、100 mm檢驗(yàn)線、標(biāo)高線、連接眼板位置線以及各附件的位置線等,其中連接眼板要以基準(zhǔn)眼孔的中心線作為定位點(diǎn),不能以板的邊緣定位,檢驗(yàn)樣桿中的各段尺

5、寸均為理論尺寸。裝配劃線鋼帶的內(nèi)容如圖3。 1-下端;2-隔板線;3-焊孔中心線;4-上端;5-補(bǔ)償值;6-裝配鋼帶;7-中心線圖3箱型柱裝配樣桿5熔化嘴焊隔板切割箱型柱內(nèi)的熔化嘴焊隔板是箱型柱制作中的關(guān)鍵部件,為保證質(zhì)量,采取先在簡(jiǎn)易模架內(nèi)組裝,四周加放余量,然后對(duì)四周機(jī)加工的工藝。6蓋腹板的切割與校正蓋腹板應(yīng)采用高精度門式多頭氣割機(jī)進(jìn)行焰切。割縫間要根據(jù)板厚正確加放補(bǔ)償值,焊縫坡口宜采用半自動(dòng)氣割機(jī)兩邊對(duì)稱、同時(shí)切割,精度要求較高的零件應(yīng)采用機(jī)加工刨邊。切割技術(shù)要求:主要零件自由邊表面粗糙度不大于5010-6m,次要構(gòu)件10010-6m以下,邊緣垂直度誤差不大于2 mm,邊緣尺寸誤差手工切

6、割2mm,半自動(dòng)切割15 mm,精密切割1mm,刨邊0.5mm,坡口角度誤差小于等于2.5,坡口加工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制角度和各部分尺寸,必要時(shí)應(yīng)先在邊緣上劃好切割線,再焰切。構(gòu)件切割邊緣必須打磨清理,構(gòu)件自由邊如有缺陷,應(yīng)用火焰局部加熱至150后補(bǔ)焊并磨平。焊接坡口內(nèi)的缺陷要用砂輪磨成光順凹坑,較淺的(2mm以內(nèi))可不補(bǔ)焊。板的邊緣有兩種坡口,氣割時(shí)要保證兩種坡口光順過渡。蓋板氣割坡口后要送機(jī)加工鉆熔化嘴焊孔,焊孔用裝配劃線樣桿劃出。所有零件切割后必須校正才能用于裝配,校正應(yīng)以機(jī)械冷壓為主,如用火焰校正,則加熱溫度不得超過900,600以上時(shí),嚴(yán)禁使用強(qiáng)制措施(水冷)冷卻,一般應(yīng)以風(fēng)冷或自然冷卻為主

7、。7裝配與焊接工藝過程1)將橫隔板零件和熔化嘴墊板零件及CP焊縫襯墊板、小塊工藝墊板在簡(jiǎn)易模架上按圖4要求組合成部件,然后進(jìn)行機(jī)加工。 1-單面焊全焊透襯墊板;2-工藝性小墊板;3-橫隔板;4-熔化嘴焊接墊板圖4箱型柱熔化嘴焊隔板部件示意2)制作箱型柱組裝胎架,胎架上表面水平度誤差為1mm。3)將1塊蓋板吊上胎架,用裝配劃線樣桿劃出中心線、箱內(nèi)隔板位置線及上口和下口工藝性加強(qiáng)板的位置線,并標(biāo)明厚度方向以及腹板安裝位置線。4)安裝箱內(nèi)隔板和上、下口加強(qiáng)板。安裝時(shí)要求:隔板的中心線與蓋板中心線對(duì)準(zhǔn),并保證全部隔板的邊緣在同一條直線上。隔板的熔化嘴槽與寬板的焊孔對(duì)準(zhǔn)。5)施定位焊,焊前用火焰局部加熱

8、到150。6)吊裝1塊腹板,其上、下端必須與蓋板的上、下端對(duì)齊。7)吊裝另一塊蓋板組成型,其上、下端必須與下面的蓋板對(duì)齊,并且焊孔必須與橫隔板的焊槽對(duì)準(zhǔn),內(nèi)表面要與橫隔板貼緊,局部間隙不大于1mm。8)焊接隔板部件兩側(cè)與蓋板的焊透(CP)角焊縫。焊接時(shí)要控制變形,隨時(shí)測(cè)量并及時(shí)校正。9)安裝箱內(nèi)的襯墊板并焊接,注意襯板比焊縫兩端各長(zhǎng)50mm以上,并在一條直線上。襯板與箱板要焊接牢固,以免脫落。10)蓋最后一塊腹板合攏成箱型柱,合攏前應(yīng)將箱內(nèi)隔板位置引出劃在外板上,以備熔化嘴焊縫超聲波探傷檢測(cè)時(shí)用。如果箱內(nèi)隔板有三面焊的情況,則必須把不焊的一邊標(biāo)記在外面,在四道角焊縫的兩端裝好引弧板(注意:引弧

9、板要符合規(guī)定并焊牢),交下道工序焊接。11)焊接在專用胎架上進(jìn)行,焊前必須按規(guī)定預(yù)熱,焊接中要多次翻身,對(duì)稱施焊并隨時(shí)測(cè)量變形情況,包括彎曲、扭轉(zhuǎn)、角尺度變形等,以便隨時(shí)校正。焊后對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢驗(yàn)。12)將熔化嘴焊孔鉆穿,進(jìn)行熔化嘴焊接。13)焊后對(duì)箱型柱外形初步檢查,對(duì)過大的變形進(jìn)行校正。14)校正到符合標(biāo)準(zhǔn)后,將鋼柱放在平臺(tái)上,用劃線檢驗(yàn)樣桿劃線,劃線內(nèi)容包括:四個(gè)面的中心線;上、下口銑切或切割線和100 mm檢驗(yàn)線;標(biāo)高線;連接板和附件安裝位置線等。劃線后送機(jī)加工銑頭。15)機(jī)加工結(jié)束后,安裝附件并開好箱柱下端的坡口,安裝附件要以眼孔中心為定位點(diǎn),并需格外注意第一只眼孔距板邊緣的距離,

10、柱與柱之間的連接板留到預(yù)拼裝時(shí)安裝。下端割坡口時(shí)要注意保證角度與留根尺寸正確。16)將上、下兩節(jié)鋼柱吊在平臺(tái)(或預(yù)拼裝胎架)上進(jìn)行預(yù)拼裝。8結(jié)語鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件由各種軋制型材經(jīng)切割、裝配、焊接等工序制造而成。構(gòu)件的制造采用機(jī)械化度高的專業(yè)化生產(chǎn),其工藝過程復(fù)雜、精度要求高。以上所介紹的箱型柱的制造工藝要領(lǐng)是經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的成熟技術(shù),可供生產(chǎn)同類鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)參考借鑒。聚乙烯（PE）簡(jiǎn)介1.1聚乙烯化學(xué)名稱：聚乙烯英文名稱：polyethylene，簡(jiǎn)稱PE結(jié)構(gòu)式： 聚乙烯是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂，也包括乙烯與少量-烯烴的共聚物。聚乙烯是五大合成樹脂之一，是我國(guó)合成樹脂中產(chǎn)能最大、進(jìn)口量最多

11、的品種。1.1.1聚乙烯的性能1.一般性能聚乙烯為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無嗅、無味、無毒，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，但由于其為線性分子可緩慢溶于某些有機(jī)溶劑，且不發(fā)生溶脹。工業(yè)上為使用和貯存的方便通常在聚合后加入適量的塑料助劑進(jìn)行造粒，制成半透明的顆粒狀物料。PE易燃，燃燒時(shí)有蠟味，并伴有熔融滴落現(xiàn)象。聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度，也與聚合工藝及后期造粒過程中加入的塑料助劑有關(guān)。2.力學(xué)性能PE是典型的軟而韌的聚合物。除沖擊強(qiáng)度較高外，其他力學(xué)性能絕對(duì)值在塑料材料中都是較低的。PE密度增大，除韌性以外的力學(xué)性能都有所提高。LDPE由于支化度大，結(jié)晶度低，

12、密度小，各項(xiàng)力學(xué)性能較低，但韌性良好，耐沖擊。HDPE支化度小，結(jié)晶度高，密度大，拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度較高，韌性較差些。相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子鏈間作用力相應(yīng)增大，所有力學(xué)性能，包括韌性也都提高。幾種PE的力學(xué)性能見表1-1。表1-1 幾種PE力學(xué)性能數(shù)據(jù)性能LDPELLDPEHDPE超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯邵氏硬度(D)拉伸強(qiáng)度MPa拉伸彈性模量MPa壓縮強(qiáng)度MPa缺口沖擊強(qiáng)度kJm-2彎曲強(qiáng)度MPa414672010030012.5809012174050152525055070152560702137400130022.540702540646730501508001003.熱性能PE受熱后

13、，隨溫度的升高，結(jié)晶部分逐漸熔化，無定形部分逐漸增多。其熔點(diǎn)與結(jié)晶度和結(jié)晶形態(tài)有關(guān)。HDPE的熔點(diǎn)約為125137，MDPE的熔點(diǎn)約為126134，LDPE的熔點(diǎn)約為105115。相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)PE的熔融溫度基本上無影響。PE的玻璃化溫度（Tg）隨相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度和支化程度的不同而異，而且因測(cè)試方法不同有較大差別，一般在-50以下。PE在一般環(huán)境下韌性良好，耐低溫性(耐寒性)優(yōu)良，PE的脆化溫度(Tb)約為-80-50，隨相對(duì)分子質(zhì)量增大脆化溫度降低，如超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯的脆化溫度低于-140。PE的熱變形溫度(THD)較低，不同PE的熱變形溫度也有差別，LDPE約為3850(0.45

14、MPa，下同)，MDPE約為5075，HDPE約為6080。PE的最高連續(xù)使用溫度不算太低，LDPE約為82100，MDPE約為105121，HDPE為121，均高于PS和PVC。PE的熱穩(wěn)定性較好，在惰性氣氛中，其熱分解溫度超過300。PE的比熱容和熱導(dǎo)率較大，不宜作為絕熱材料選用。PE的線脹系數(shù)約在(1530)10-5K-1之間，其制品尺寸隨溫度改變變化較大。幾種PE的熱性能見表1-2。表1-2幾種PE熱性能性能LDPELLDPEHDPE超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯熔點(diǎn)熱降解溫度(氮?dú)?熱變形溫度(0.45MPa)脆化溫度線性膨脹系數(shù)(10-5K-1)比熱容J(kgK)-1熱導(dǎo)率/ W(mK)-

15、11051153003850-80-501624221823010.351201253005075-100-751251373006080-100-701116192523010.421902103007585-140-704.電性能PE分子結(jié)構(gòu)中沒有極性基團(tuán)，因此具有優(yōu)異的電性能，幾種PE的電性能見表1-3。PE的體積電阻率較高，介電常數(shù)和介電損耗因數(shù)較小，幾乎不受頻率的影響，因而適宜于制備高頻絕緣材料。它的吸濕性很小，小于0.01（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），電性能不受環(huán)境濕度的影響。盡管PE具有優(yōu)良的介電性能和絕緣性，但由于耐熱性不夠高，作為絕緣材料使用，只能達(dá)到Y(jié)級(jí)（工作溫度90）。表1-3聚乙烯的電

16、性能性能LDPELLDPEHDPE超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯體積電阻率/cm介電常數(shù)/Fm-1（106Hz）介電損耗因數(shù)（106Hz）介電強(qiáng)度/kVmm-110162.252.350.00052010162.202.300.0005457010162.302.350.0005182810172.350.0005355.化學(xué)穩(wěn)定性PE是非極性結(jié)晶聚合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。室溫下它能耐酸、堿和鹽類的水溶液，如鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀以及各類鹽溶液(包括具有氧化性的高錳酸鉀溶液和重鉻酸鹽溶液等)，即使在較高的濃度下對(duì)PE也無顯著作用。但濃硫酸和濃硝酸及其他氧化劑對(duì)聚乙烯

17、有緩慢侵蝕作用。PE在室溫下不溶于任何溶劑，但溶度參數(shù)相近的溶劑可使其溶脹。隨著溫度的升高，PE結(jié)晶逐漸被破壞，大分子與溶劑的作用增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到一定溫度后PE可溶于脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等。如LDPE能溶于60的苯中，HDPE能溶于8090的苯中，超過100后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氫萘、十氫萘、石油醚、礦物油和石蠟中。但即使在較高溫度下PE仍不溶于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油和植物油中。PE在大氣、陽光和氧的作用下易發(fā)生老化，具體表現(xiàn)為伸長(zhǎng)率和耐寒性降低，力學(xué)性能和電性能下降，并逐漸變脆、產(chǎn)生裂紋，最終喪失使用性能。為了防止PE的氧化降解，便于貯存、加工和應(yīng)用，一般使用的PE原料在合成

18、過程中已加入了穩(wěn)定劑，可滿足一般的加工和使用要求。如需進(jìn)一步提高耐老化性能，可在PE中添加抗氧劑和光穩(wěn)定劑等。6.衛(wèi)生性PE分子鏈主要由碳、氫構(gòu)成，本身毒性極低，但為了改善PE性能，在聚合、成型加工和使用中往往需添加抗氧劑和光穩(wěn)定劑等塑料助劑，可能影響到它的衛(wèi)生性。樹脂生產(chǎn)廠家在聚合時(shí)總是選用無毒助劑，且用量極少，一般樹脂不會(huì)受到污染。PE長(zhǎng)期與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴類物質(zhì)接觸容易引起溶脹，PE中有些低相對(duì)分子質(zhì)量組分可能會(huì)溶于其中，因此，長(zhǎng)期使用PE容器盛裝食用油脂會(huì)產(chǎn)生一種蠟味，影響食用效果。1.1.2聚乙烯的分類聚乙烯的生產(chǎn)方法不同，其密度及熔體流動(dòng)速率也不同。按密度大小主要分為低密度聚

19、乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）。其中線性低密度聚乙烯屬于低密度聚乙烯中的一種，是工業(yè)上常用的聚乙烯，其他分類法有時(shí)把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。按相對(duì)分子質(zhì)量可分為低相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯、普通相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯。按生產(chǎn)方法可分為低壓法聚乙烯、中壓法聚乙烯和高壓法聚乙烯。1.低密度聚乙烯英文名稱： Low density polyethylene，簡(jiǎn)稱LDPE低密度聚乙烯，又稱高壓聚乙烯。無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒，密度0.9100.925g/cm3，質(zhì)輕，柔性，具有良好的延伸性

20、、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性、加工性能和耐低溫性（可耐-70），但力學(xué)強(qiáng)度、隔濕性、隔氣性和耐溶劑性較差。分子結(jié)構(gòu)不夠規(guī)整，結(jié)晶度較低（55%65%），熔點(diǎn)105115。LDPE可采用熱塑性成型加工的各種成型工藝，如注射、擠出、吹塑、旋轉(zhuǎn)成型、涂覆、發(fā)泡工藝、熱成型、熱風(fēng)焊、熱焊接等，成型加工性好。主要用作農(nóng)膜、工業(yè)用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機(jī)械零件、日用品、建筑材料、電線、電纜絕緣、吹塑中空成型制品、涂層和人造革等。2.高密度聚乙烯英文名稱：High Density Polyethylene，簡(jiǎn)稱HDPE高密度聚乙烯，又稱低壓聚乙烯。無毒、無味、無臭，白色顆粒，分子為線型結(jié)構(gòu)，很少有支化現(xiàn)象,

21、是典型的結(jié)晶高聚物。力學(xué)性能均優(yōu)于低密度聚乙烯，熔點(diǎn)比低密度聚乙烯高，約125137，其脆化溫度比低密度聚乙烯低，約-100-70，密度為0.9410.960g/cm3。常溫下不溶于一般溶劑，但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長(zhǎng)時(shí)間接觸時(shí)能溶脹，在70以上時(shí)稍溶于甲苯、醋酸中。在空氣中加熱和受日光影響發(fā)生氧化作用。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕。吸水性小，具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，介電性能、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。HDPE可采用注射、擠出、吹塑、滾塑等成型方法，生產(chǎn)薄膜制品、日用品及工業(yè)用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結(jié)扎帶，繩纜、魚網(wǎng)和編織用纖維、電線電纜等

22、。3.線性低密度聚乙烯英文名稱：Linear Low Density Polyethylene，簡(jiǎn)稱LLDPE線形低密度聚乙烯被認(rèn)為是“第三代聚乙烯”的新品種，是乙烯與少量高級(jí)-烯烴(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化劑作用下，經(jīng)高壓或低壓聚合而成的一種共聚物，為無毒、無味、無臭的乳白色顆粒，密度0.9180.935g/cm3。與LDPE相比，具有強(qiáng)度大、韌性好、剛性大、耐熱、耐寒性好等優(yōu)點(diǎn)，且軟化溫度和熔融溫度較高，還具有良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，耐沖擊強(qiáng)度、耐撕裂強(qiáng)度等性能。并可耐酸、堿、有機(jī)溶劑等。LLDPE可通過注射、擠出、吹塑等成型方法生產(chǎn)農(nóng)膜、包裝薄膜、復(fù)合薄膜

23、、管材、中空容器、電線、電纜絕緣層等。由于不存在長(zhǎng)支鏈，LLDPE的 6570用于制作薄膜。4.中密度聚乙烯英文名稱：Medium density polyethylene，簡(jiǎn)稱MDPE中密度聚乙烯是在合成過程中用-烯烴共聚，控制密度而成。MDPE的密度為0.9260.953g/cm3，結(jié)晶度為7080，平均相對(duì)分子質(zhì)量為20萬，拉伸強(qiáng)度為824MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為5060，熔融溫度126135，熔體流動(dòng)速率為0.135g10min，熱變形溫度(0.46MPa)4974。MDPE最突出的特點(diǎn)是耐環(huán)境應(yīng)力開裂性及強(qiáng)度的長(zhǎng)期保持性。MDPE可用擠出、注射、吹塑、滾塑、旋轉(zhuǎn)、粉末成型加工方法，生產(chǎn)工

24、藝參數(shù)與HDPE和LDPF相似，常用于管材、薄膜、中空容器等。5.超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯英文名稱：ultra-high molecular weight polyethylene，簡(jiǎn)稱UHMWPE超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯沖擊強(qiáng)度高，耐疲勞，耐磨，是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。其相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到300600萬，密度0.9360.964g/cm3，熱變形溫度(0.46MPa)85，熔點(diǎn)130136。UHMWPE因相對(duì)分子質(zhì)量高而具有其他塑料無可比擬的優(yōu)異性能，如耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑性、耐化學(xué)腐蝕等性能，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工及體育運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域，其中

25、以大型包裝容器和管道的應(yīng)用最為廣泛。另外，由于超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯優(yōu)異的生理惰性，已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)等在臨床醫(yī)學(xué)上使用，而且，超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯耐低溫性能優(yōu)異，在-40時(shí)仍具有較高的沖擊強(qiáng)度，甚至可在-269下使用。超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯纖維的復(fù)合材料在軍事上已用作裝甲車輛的殼體、雷達(dá)的防護(hù)罩殼、頭盔等；體育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。由于超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)108Pas，流動(dòng)性極差，其熔體流動(dòng)速率幾乎為零，所以很難用一般的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。近年來，通過對(duì)普通加工設(shè)備的改造，已使超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯由最初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑

26、和注射成型以及其他特殊方法的成型。6.茂金屬聚乙烯茂金屬聚乙烯(mPE)是近年來迅速發(fā)展的一類新型高分子樹脂，其相對(duì)分子質(zhì)量分布窄，分子鏈結(jié)構(gòu)和組成分布均一，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和光學(xué)性能，已被廣泛應(yīng)用于包裝、電氣絕緣制品等。1.1.3聚乙烯的成型加工PE的熔體粘度比PVC低，流動(dòng)性能好，不需加入增塑劑已具有很好的成型加工性能。前文已介紹了各類聚乙烯可采用的成型加工方法，下面主要介紹在成型過程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題。聚乙烯屬于結(jié)晶性塑料，吸濕小，成型前不需充分干燥，熔體流動(dòng)性極好，流動(dòng)性對(duì)壓力敏感，成型時(shí)宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分。不宜用直接澆口，以防收縮不均，內(nèi)應(yīng)力增大。注意選擇

27、澆口位置，防止產(chǎn)生縮孔和變形。PE的熱容量較大，但成型加工溫度卻較低，成型加工溫度的確定主要取決于相對(duì)分子質(zhì)量、密度和結(jié)晶度。LDPE在180左右， HDPE在220左右，最高成型加工溫度一般不超過280。熔融狀態(tài)下，PE具有氧化傾向，因而，成型加工中應(yīng)盡量減少熔體與空氣的接觸及在高溫下的停留時(shí)間。PE的熔體粘度對(duì)剪切速率敏感，隨剪切速率的增大下降得較多。當(dāng)剪切速率超過臨界值后，易出現(xiàn)熔體破裂等流動(dòng)缺陷。制品的結(jié)晶度取決于成型加工中對(duì)冷卻速率的控制。不論采取快速冷卻還是緩慢冷卻，應(yīng)盡量使制品各部分冷卻速率均勻一致，以免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，降低制品的力學(xué)性能。收縮范圍和收縮值大(一般成型收縮率為1.55

28、.0)，方向性明顯，易變形翹曲，冷卻速度宜慢，模具設(shè)冷料穴，并有冷卻系統(tǒng)。軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時(shí)，可強(qiáng)行脫模。1.1.4聚乙烯的改性聚乙烯屬非極性聚合物，與無機(jī)物、極性高分子相容性弱，因此其功能性較差，采用改性可提高PE的耐熱老化性、高速加工性、沖擊強(qiáng)度、粘接性、生物相容性等性質(zhì)。常用的改性方法包括物理改性和化學(xué)改性。1.物理改性物理改性是在PE基體中加入另一組分(無機(jī)組分、有機(jī)組分或聚合物等)的一種改性方法。常用的方法有增強(qiáng)改性、共混改性、填充改性。（1）增強(qiáng)改性 增強(qiáng)改性是指填充后對(duì)聚合物有增強(qiáng)效果的改性。加入的增強(qiáng)劑有玻璃纖維、碳纖維、石棉纖維、合成纖維、棉麻纖維、晶須等。自增強(qiáng)改性也

29、屬于增強(qiáng)改性的一種。自增強(qiáng)改性。所謂自增強(qiáng)就是使用特殊的加工成型方法，使得材料內(nèi)部組織形成伸直鏈晶體，材料內(nèi)部大分子晶體沿應(yīng)力方向有序排列，材料的宏觀強(qiáng)度得到大幅度提高，同時(shí)分子鏈有序排列將使結(jié)晶度提高，從而使材料的強(qiáng)度進(jìn)一步提高，由于所形成的增強(qiáng)相與基體相的分子結(jié)構(gòu)相同，因而不存在外增強(qiáng)材料中普遍存在的界面問題。如采用超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(UHMPE)纖維增強(qiáng)LDPE，在加熱加壓成型的條件下，可以形成良好的界面，最大限度發(fā)揮基體和纖維的強(qiáng)度。纖維增強(qiáng)改性。纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料由于具有比強(qiáng)度高、比剛度高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。如采用經(jīng)KH-550偶聯(lián)劑處理的長(zhǎng)玻璃纖維(LGF)與PE復(fù)合制

30、備的PELGF復(fù)合材料，當(dāng)LGF加入量為3O(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、長(zhǎng)度約為35mm時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為52.5MPa和52kJm。晶須改性。晶須的加入能夠大幅度提高HDPE材料的力學(xué)性能，包括短期力學(xué)性能及耐長(zhǎng)期蠕變性能。晶須對(duì)HDPE材料的增強(qiáng)作用主要?dú)w因于它們之間的良好界面粘接，同時(shí)剛性的晶須則能夠承擔(dān)較大的外界應(yīng)力使復(fù)合材料的模量得到提高。納米粒子增強(qiáng)改性。少量無機(jī)剛性粒子填充PE可同時(shí)起到增韌與增強(qiáng)的作用。如將表面處理過的納米SiO2粒子填充mLLDPE-LDPE，SiO2納米粒子均勻分散于基材中，與基材形成牢固的界面結(jié)合，當(dāng)填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2時(shí)，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率分別提高了

31、13.7MPa和174.9。（2）共混改性 共混改性主要目的是改善PE的韌性、沖擊強(qiáng)度、粘接性、高速加工性等各種缺陷，使其具有較好的綜合性能。共混改性主要是向PE基體中加入另一種聚合物，如塑料類、彈性體類等聚合物，以及不同種類的PE之間進(jìn)行共混。PE系列的共混改性。單一組分的PE往往很難滿足加工要求，而通過不同種類PE之間的共混改性可以獲得性能優(yōu)良的PE材料。如通過LDPE與LLDPE共混，解決了LDPE因大量添加阻燃劑和抗靜電劑等助劑造成力學(xué)性能急劇降低的問題；LLDPE與HDPE共混后可以提高產(chǎn)品的綜合性能。PE與彈性體的共混改性。彈性體具有低的表面張力、較強(qiáng)的極性、突出的增韌作用，因此與

32、PE共混后，既能保持PE的原有性能，同時(shí)也可以制備出具有綜合優(yōu)良性能的PE。如LDPE-聚烯烴彈性體(POE)共混物，當(dāng)POE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3O時(shí)，共混體系的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，為21.5 MPa。PE與塑料的共混改性。聚乙烯具有良好的韌性，但制品的強(qiáng)度和模量較低，與工程塑料等共混可提高復(fù)合體系的綜合力學(xué)性能。但PE和這類高聚物的界面問題也是影響其共混物性能的主要原因，因此通常需要加入界面相容劑以提高共混物的力學(xué)性能。（3）填充改性 填充改性是在PE基質(zhì)中加入無機(jī)填料或有機(jī)填料，一方面可以降低成本達(dá)到增重的目的，另一方面可提高PE的功能性，如電性能、阻燃性能等，但同時(shí)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性

33、能帶來一定程度的影響。無論是無機(jī)填料還是有機(jī)填料，填料與PE基體的相容性和界面粘接強(qiáng)度是PE填充改性必須面臨的問題，而PE是非極性化合物，與填料相容性差，因此，必須對(duì)填料進(jìn)行表面處理。填料的表面處理一般采用物理或化學(xué)方法進(jìn)行處理，在填料表面包覆一層類似于表面活性劑的過渡層，起“分子橋”的作用，使填料與基體樹脂間形成一個(gè)良好的粘接界面。常用的填料表面處理技術(shù)有：表面活性劑或偶聯(lián)劑處理技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、聚合填充技術(shù)和原位乳液聚合技術(shù)等。PE中填充木粉、淀粉、廢紙粉、滑石粉、碳酸鈣等一類填料，不僅可以改善PE的性能，同時(shí)也具有十分重要的健康環(huán)保意義。2.化學(xué)改性化學(xué)改性的方法主要有接枝改性、共

34、聚改性、交聯(lián)改性、氯化及氯磺化改性和等離子體改性處理等方法。其原理是通過化學(xué)反應(yīng)在PE分子鏈上引入其他鏈節(jié)和功能基團(tuán)，由此提高材料的力學(xué)性能、耐侯性能、抗老化性能和粘接性能等。（1）接枝改性 接枝改性是指將具有各種功能的極性單體接枝到PE主鏈上的一種改性方法。接枝改性后的PE不但保持了其原有特性，同時(shí)又增加了其新的功能。常用的接枝單體有丙烯酸(AA)、馬來酸酐(MA)、馬來酸鹽、烯基雙酚A醚和活性硅油等。接枝改性的方法主要有溶液法、固相法、熔融法、輻射接枝法、光接枝法等。（2）共聚改性 共聚改性是指通過共聚反應(yīng)將其他大分子鏈或官能團(tuán)引入到PE分子鏈中，從而改變PE的基本性能。主要改性品種有乙烯

35、-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其他烯烴（如辛烯POE、環(huán)烯烴）共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物（EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH）等。通過共聚反應(yīng)，可以改變大分子鏈的柔順性或使原來的基團(tuán)帶有反應(yīng)性官能團(tuán)，可以起到反應(yīng)性增容劑的作用。（3）交聯(lián)改性 交聯(lián)改性是指在聚合物大分子鏈間形成了化學(xué)共價(jià)鍵以取代原來的范德華力，由此極大地改善了諸如耐熱性、耐磨性、彈性形變、耐化學(xué)藥品性及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性等一系列物理化學(xué)性能，適于作大型管材、電纜電線以及滾塑制品等。聚乙烯的交聯(lián)改性方法包括過氧化物交聯(lián)(化學(xué)交聯(lián))、高能輻射交聯(lián)、硅烷接枝交聯(lián)、紫外光交聯(lián)。（4）氯化及氯磺化改性 氯化聚乙烯是聚乙烯分子中的仲碳原子被氯原子取代后生成的一種高分子氯化物，具有較好的耐候性、耐臭氧性、耐化學(xué)藥品性、耐寒性、阻燃性和優(yōu)良的電絕緣性。主要用作聚氯乙烯的改性劑，以改善聚氯乙烯抗沖擊性能，氯化聚乙烯本身還可作為電絕緣材料和地面材料。氯磺化聚乙烯是聚乙烯經(jīng)過氯化和氯磺化反應(yīng)而制得的具有高飽和結(jié)構(gòu)的特種彈