超高分子量聚乙烯特性

超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE),是分子量100万

以上的聚乙烯。

分子式:—(—CH2-CH2—)—n—,密度:0.936~0.964g/cm3。热变形温度

(0.46MPa)85℃,熔点130~136℃。

UHMWPE性质特点为:极好的耐磨性,良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性,耐热性优于一般PE,缺点是耐热性(热变形温度)低、加工成型性差,外表面硬度,刚性,耐蠕变性不如一般工程塑料,膨胀系数偏大。UHMWPE流动性差,熔融状态下粘度极高,是呈橡胶状的高粘弹性体,早期仅能用压制和烧结方法成型,目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。

特殊功能

机械性能高于一般的高密度聚乙烯。具有突出的抗冲击性、耐应力开裂性、耐高温蠕变性、低摩擦系数、自润滑性,卓越的耐化学腐蚀性、抗疲劳性、噪音阻尼性、耐核辐射性等。

使用温度100~110℃。耐寒性好,可在-269℃下使用。密度0.985g/cm3,分子量200万的产品,其断裂拉伸强度40MPa,断裂伸长率350%,弯曲弹性模量600MPa,悬臂梁缺口冲击冲不断。磨耗量(MPC法)20mm。

应用领域

UHMWPE可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料用于纺织、造纸、食品机械、运输、医疗、煤矿、化工等部门。如纺织工业上技梭器、打梭棒、齿轮、联结、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后果等耐冲击磨损零件。造纸工业上做箱盖板、刮水板、压密部件、接头、传动机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等;运输工业上做粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。

UHMWPE可做各种机械的零部件,包括食品机械的齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承。化工中做泵、阀门、档板、滤板。医疗上,还可用于心脏瓣膜、短形外科零件,人工关节及节育植入体。体育上做滑冰地板、滚地球道、滑雪板、机动雪橇零件。UHMWPE可以做高模量纤维,制造防弹衣、飞机座椅、海运、渔业用绳索等。

应用范围与聚酰胺、聚四氟乙烯相近,耐磨性超过碳钢,做齿轮、轴承、轴瓦、星轮、阀门、泵、导轨、密封填料、设备衬里、滑变板、人工关节等,纤维作防弹衣、绳索等。

超高分子量聚乙烯具有许多优异的性能,然而如此优异的工程塑料却很少有人知道它的存在,这主要是由于以前对超高分子量聚乙烯的熔体特性研究不足,加工方法基本上还停留在落后的压制一烧结工艺上。近年来,随着超高分子量聚乙烯加工技术的不断发展,其制品已在许多领域中获得了成功的应用。

纺织工业

超高分子量聚乙烯在纺织工业上的使用历史最长。织布机上的部件需要具有耐冲击性、防震裂性、自润滑性和消音性,使纺织机械成了超高分子量聚乙烯最早应用的领域。从20世纪50年代第一个超高分子量聚乙烯部件生产出来之后,相继有200多种超高分子量聚乙烯的纺织部件问世。超高分子量聚乙烯的韧性在高速织布机的皮结上得到充分显示:皮结的作用就是停止和敲击梭子,使它左右来回运动穿过织布机。梭子通常是3-5 kg重的钢制品,在最高速度下,冲击次数

可达200次/rain。

在使用超高分子量聚乙烯之前,能接受如此冲击力的只有水牛皮结,它可经受100万次冲击。而在相同条件下,采用超高分子量聚乙烯皮结可以接受500万~1 500万次冲击。目前,国外在每台纺织机上应用的超高分子量聚乙烯零件平均有3O 件。如投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。

化学工业

超高分子量聚乙烯的耐磨性和耐药品性使其在化工机械中独具优势。采用超高分子量聚乙烯代替金属材料制成的耐酸泵、传动机械、水泵、轴套、密封垫板、齿轮等,不仅使用寿命大大延长,而且使成本大为降低。

超高分子量聚乙烯还可作改性添加剂,添加到别的化合物中达到改善其化学性能的目的。如采用振动旋转搅拌机可使熔融的超高分子量聚乙烯渗透到聚丙烯中,使无定型的超高分子量聚乙烯与聚丙烯形成复杂的连续网状结构,从而改善聚丙烯的断裂伸长率和屈服强度。超高分子量聚乙烯还可用作聚丙烯的冲击强度改性剂、拉伸强度改性剂和增韧增强剂。

造纸工业

造纸业是超高分子量聚乙烯应用较普遍的领域,利用超高分子量聚乙烯的耐磨性与耐冲击性,可用于制造偏导轮、刮刀、喷嘴与过滤器等。超高分子量聚乙烯可广泛用于造纸机的吸水箱盖板、刮水板,它保护了价格昂贵的铜网或不锈钢网,减少了停机时间,为造纸业创造了极大的经济效益。目前,造纸工业所需超高分子量聚乙烯量占其总消费量的10%,给造纸业创造了极大的经济效益。

包装食品机械

由于超高分子量聚乙烯具有优良的物理机械性能和无毒、无味、不吸水、不黏接、耐腐蚀、质量轻等众多优点,在包装和食品机械行业有着极大的应用市场。目前已向各种包装和食品机械及灌装线成功地提供了各种不同形状和结构的滚轮、链节、链条、蜗杆、导杆、齿轮、星形轮、手轮、滚筒、丝杆、护轨、料斗、压滤板、操作板、刮板、夹持器、衬瓦、柱塞等的配件。在食品工业上,超高分子量聚乙烯用于罐装、瓶装食品的输送管路,不仅能使输送顺利,而且防止了瓶的碰撞,大

大降低了噪音。在粉体食品、速溶食品及巧克力等糖果品的包装管路上采用超高分子量聚乙烯质材,其滑动特性和耐久性能受

到人们的普遍赞赏。

通用机械

超高分子量聚乙烯由于具有优良的耐磨性、耐冲击性,故在机械行业得到了广泛应用。用超高分子量聚乙烯制作农用收割机的齿轮,比钢制品便宜1/3,而寿命则要高2倍。因超高分子量聚乙烯在一269℃(液氦温度)如此极低温度下仍能保持各种特性,故常用作冷冻机等低温装置的机械部件。又因超高分子量聚乙烯对放射性射线有较好的遮蔽效果,故可用作原子能发电站的遮蔽板。

医用材料

由于超高分子量聚乙烯的卫生、无毒和极好的耐磨性,是理想的医用高分子材料,可用于心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节及节育植入体等。从使用性能上看,由超高分子量聚乙烯制成的人工髋关节,耐磨性和安全性比聚四氟乙烯更为优异。20世纪60年代初就有人用超高分子量聚乙烯作为人体髋关节,五年后经过检验,磨损量还不到1 m nl,据资料报道,优质超高分子量聚

乙烯髋关节的耐磨时间可达50年。

体育运动器材

利用超高分子量聚乙烯的自润滑性和耐磨性及耐寒性,可将其用于滑冰、滑雪、水上运动等体育器材的滑动部件,还可制作保龄球的球道,曲棍球场的护板,雪花干扰装置,机动雪橇链轮以及运动训练的自动装置等。

煤矿工业