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详述超高分子量聚乙烯性能及应用

作者:admin 发布时间:2022-10-17点击:

超高分子量聚乙烯(UHMW-PEUltra-highMolecularWeight Polyethylene)是一种线型结构的PE(聚乙烯),具有好的综合性能的热塑性工程塑料。按照*国菲*普石油公司划分,分子量*150万的无支链的线性聚乙烯,常见分子量为100-600万,Z高甚至能*1000 万,链长和分子量分别是高密度聚乙烯(HDPE) 10 - 20 倍和20 - 30 倍。


上世纪30年代,Z早有人提出关于超高分子量聚乙烯纤维的基础理论。1975年*兰发*了凝胶纺丝法,成功制备出了UHMWPE纤维,*到了工业生产的水准。2001年,超高分子量聚乙烯材料被科技部列入*科技成果*推广计划。2009年,*发改委、科技部等单位将超高分子聚乙烯管列为当前优先发展的高科技产业化*领域项目。

 

超高分子量聚乙烯性能:

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)具有没法比的性能优势,为新型的热塑性工程塑料,且目前还没有一种单纯的高分子材料兼有如此众多的好性能,可以成为“塑料之*”。

 

UHMW-PE具有摩擦系数小,磨耗低,耐化学药品性优良,耐冲击、耐压性、*冻性、保温性、自润滑性、*结垢性、耐应力开裂性、可再生性等优点。其中耐磨损、耐低温、耐腐蚀、自身润滑、*冲击性能在塑料中为Z高。

1、密度低、柔韧性能佳:UHMWPE的密度比PTFE56%,比POM33%,比PBTP30%,相对其他工程塑料密度都低。且管材密度低,只有钢材管道的1/8。使用方便,能够弯曲铺设,柔韧性佳,可以简便、快捷使用。

2、耐磨性:耐磨性可以与聚四氟乙烯(PTFE)相匹配为超耐磨的热塑性树脂。与其它工程塑料相比,UHMWPE的沙浆磨耗指数仅是PA661/5HEPEPVC1/10UHMWPE耐磨性与分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。管材的耐磨性在输送各浆体时比钢管、不锈钢管高4-7倍,比聚*乙烯管和聚乙烯管高10倍左右,大幅度提*了管道的使用时间。

3、自润滑性:UHMWPE*低的摩擦因数(0.050.11),故自润滑性好。与其他工程塑料摩擦因数比较,UHMWPE的动摩擦因数在水润滑条件下是PA66POM1/2,在无润滑条件下仅次于塑料中自润滑性好的聚四氟乙烯(PTFE)。因此,摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能很理想的摩擦材料。

4、耐冲击性:其他工程塑料冲击强度比较,UHMWPE的冲击强度约为耐冲击PC2倍,ABS5倍,POMPBTP10余倍,尼龙6610倍,聚*乙烯的20倍,聚乙烯的4倍。耐冲击性如此之高,以致于采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。其冲击强度随分子量的增大而提*,在分子量为150万时*Z大值,然后随分子量的继续升高而逐渐下降。液氮中(-195)也能保持好的冲击强度,这一特性是其它塑料所没有的。UHMWPE具有好的冲击能吸收性,冲击能吸收值在塑料中Z高,因而噪声阻尼性能很好,具有优良的削音效果。

5、耐化学腐蚀性:基于超高分子量聚乙烯是一种饱和分子团结构,化学稳定性高,除强氧化性酸液外,在一*温度和浓度范围内能耐各腐蚀性介质(酸、碱、盐)及有*介质(荼溶剂除外)20℃和80℃的80种有*溶剂中浸渍30d,外表无反常现象,其它物理性能也几乎没有变化。

6、拉伸强度:由于UHMWPE具有朝拉伸取向*备的结构特征,所以有无可匹敌的*高拉伸强度,因此可通过凝胶纺丝法制得*高弹性模量和强度的纤维,其拉伸强度高达33.5GPa,拉伸弹性模量高达100125GPa;纤维比强度是迄今已商品化的纤维中Z高的,比碳纤维大4倍,比钢丝大10倍,比芳纶纤维大50%

7、耐候性和*老化性:一方面,因为超高管道分子链中不饱和分子链很少,分子量大;另一方面,添加了*老化剂,使得管道使用时间大大*过了普通聚乙烯管道。管材的低温脆化温度低,可在-60℃~40℃内安全使用,冬季施工时不*采取特*保护措施,不会发生管材脆裂。UHMWPE具有好的耐低温性,在液氦温度(-269)下仍具有延展性,因而能够用作核工业的耐低温部件。

8、吸水性小:UHMWPE吸水率很低;一般小于0.01%,仅为PA661%,因而在成型加工前一般不*干燥处理。

9、不粘性:UHMWPE表面吸附能力很微弱,其*粘符能力仅次于塑料中不粘性z好的PTFE,因而制品表面与其它材料不易粘符。超高分子量聚乙烯的自润滑性和不粘附性,不结垢,摩擦系数小,*腐蚀、*磨损、因此流动阻力很小,可长期保持流速和流量不减。

10、阻燃性 :特*行业用于防火环境,加入阻燃剂改性,特*加工工艺制造,克服超高分子量聚乙烯本身可燃性,具有阻燃性能。

11、卫生无*性:UHMWPE卫生无*,完全符合*本卫生协会的标准,并得到*国食品及*物行*管理局和*国农业部的认*,可用于接触食品和*物。

 

超高分子量聚乙烯应用领域:

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)广*应用于国民生产的各个领域,尤*是在军事领域的应用尤为突出。超高分子量聚乙烯直接制成绳索、缆绳、渔网和各织物:防弹背心和衣服、防切割手套等,其中防弹衣的防弹效果优于芳纶,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等;体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。

 

机械领域:纺织机械是UHMWPEZ早应用的领域,早在1958年,代表包括:投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。造纸机械是应用UHMWPE*二个工业领域,早在1960年,代表:UHMWPE防磨条。