超高分子量聚乙烯

一、簡(jiǎn)介

     超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）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。

其發(fā)展十分迅速，80年代以前，世界平均年增長(zhǎng)率為8.5%，進(jìn)入80年代以后，增長(zhǎng)率高達(dá)15%～20%。而我國(guó)的平均年增長(zhǎng)率在30%以上。2007-2009年中國(guó)逐步成為世界工程塑料工廠，超分子量聚乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展更是十分迅速,在中國(guó)超高分子量聚乙烯管材在2001年被科學(xué)技術(shù)部國(guó)科計(jì)字(2000)056號(hào)文件列為國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃，屬化工類新材料、新產(chǎn)品。國(guó)家計(jì)委科技部將超高分子量聚乙烯管材列為當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高科技產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域項(xiàng)目。

二、辨別方法

超高分子量聚乙烯是一種高分子化合物，很難加工，并且具有超強(qiáng)的耐磨性、自潤(rùn)滑性，強(qiáng)度比較高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗老化性能強(qiáng)，所以在辨別真假高分子聚乙烯時(shí)，一定要注意它的這幾項(xiàng)特性，具體辨別方法如下：

    1.稱重法則：真正的超高分子量聚乙烯產(chǎn)品的比重在0.93-0.95之間，密度較小，能浮于水面。如果不是純正的聚乙烯材料，將會(huì)沉入水底。

     2.溫度測(cè)量：純正的超高分子量聚乙烯產(chǎn)品，在攝氏200度時(shí)是不會(huì)熔化的， 不會(huì)變形，但會(huì)變軟。如果不是純正的聚乙烯材料在攝氏200度時(shí)是會(huì)有變形的。

     3.目視方法：真正的超高分子量聚乙烯表面平整、均勻、光滑，烏黑發(fā)亮而且切面密度非常均勻，如果不是純正的聚乙烯材料色澤暗淡而且密度不勻。

      4.邊緣測(cè)試法：純正的超高分子量聚乙烯翻邊端面圓潤(rùn)、均勻、光滑，如果不是純正的聚乙烯材料翻邊端面有裂紋，且在加熱后翻邊時(shí)會(huì)出現(xiàn)掉渣現(xiàn)象。

三、成型加工

由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)108Pa*s，流動(dòng)性極差，其熔體指數(shù)幾乎為零，所以很難用一般的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展，通過對(duì)普通加工設(shè)備的改造，已使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）由最初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。                                                                

1．壓制燒結(jié)  壓制燒結(jié)是超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）最原始的加工方法。此法生產(chǎn)效率頗低，易發(fā)生氧化和降解。為了提高生產(chǎn)效率，可采用直接電加熱法。

2．?dāng)D出成型  擠出成型設(shè)備主要有柱塞擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。雙螺桿擠出多采用同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。

3．注塑成型

4．吹塑成型 

5．輥壓成型

6．熱處理

四、改性

性能

    與其它工程塑料相比，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）具有表面硬度和熱變形溫度低、彎曲強(qiáng)度以及蠕變性能較差等缺點(diǎn)。這是由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的分子結(jié)構(gòu)和分子聚集形態(tài)造成的，可通過填充和交聯(lián)的方法加以改善。

填充

    采用玻璃微珠、玻璃纖維、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二鋁、二硫化鉬、炭黑等對(duì)超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）進(jìn)行填充改性，可使表面硬度、剛度、蠕變性、彎曲強(qiáng)度、熱變形溫度得以較好地改善。用偶聯(lián)劑處理后，效果更加明顯。如填充處理后的玻璃微珠，可使熱變形溫度提高30℃。

加工

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）樹脂的分子鏈較長(zhǎng)，易受剪切力作用發(fā)生斷裂，或受熱發(fā)生降解。因此，較低的加工溫度，較短的加工時(shí)間和降低對(duì)它的剪切是非常必要的。

流動(dòng)

   流動(dòng)改進(jìn)劑促進(jìn)了長(zhǎng)鏈分子的解纏，并在大分子之間起潤(rùn)滑作用，改變了大分子鏈間的能量傳遞，從而使得鏈段位移變得容易，改善了聚合物的流動(dòng)性。

五．應(yīng)用情況

  由于超高分子量聚乙烯有眾多的優(yōu)異特性，它在高性能纖維市場(chǎng)上，包括從海上油田的系泊繩到高性能輕質(zhì)復(fù)合材料方面均顯示出極大的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)和航空、航天、海域防御裝備等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。

      1.超高分子量聚乙烯可打造裝煤、石灰、水泥、礦粉、鹽、谷物等等粉狀文件的拖斗、料倉(cāng)、滑槽的襯里，因?yàn)樗嬖趦?yōu)良的自潤(rùn)滑性、不粘性，可使上述粉狀文件對(duì)于儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施不發(fā)生粘附景象，保障穩(wěn)固保薦。

      2.超高分子量聚乙烯用來流砂等的液體保薦管道，與其他管道相比突出性能表現(xiàn)在：與竹管相比壽數(shù)提高18倍，利息降至1/25，與錦綸管相比壽數(shù)提高3倍，利息降至1/8。在保薦時(shí)，管內(nèi)屏障比非金屬管小25%，大大提高了保薦頻率。

      3.在滑槽、鏟斗和礦石艙室的內(nèi)襯等范圍，用傳統(tǒng)非金屬文件時(shí)，遇到寒冷潮濕天氣，物品就會(huì)解凍在非金屬上，而采納高分子聚乙烯板材則決不會(huì)，從而 大大縮小了卸貨成本。在散裝車船的自卸漏子上內(nèi)襯一層高分子聚乙烯板材后，勻稱卸貨工夫由本來的16～20h縮小到8h。

      4.在國(guó)防軍需裝備方面，由于其耐沖擊性能好，比能量吸收大，在軍事上可以制成防護(hù)衣料、頭盔、防彈材料，如直升飛機(jī)、坦克和艦船的裝甲防護(hù)板、雷達(dá)的防護(hù)外殼罩、導(dǎo)彈罩、防彈衣、防刺衣、盾牌、降落傘等。

      5.在航天工程中，由于其輕質(zhì)高強(qiáng)和抗沖擊性能好，適用于各種飛機(jī)的翼尖結(jié)構(gòu)、飛船結(jié)構(gòu)和浮標(biāo)飛機(jī)等。同時(shí)也可以用作航天飛機(jī)著陸的減速降落傘和飛機(jī)上懸吊重物的繩索，取代了傳統(tǒng)的鋼纜繩和合成纖維繩索，其發(fā)展速度異常迅速。

      6.在民用領(lǐng)域，制成的繩索、纜繩、船帆和漁具適用于海洋工程，在自重下的斷裂長(zhǎng)度是鋼繩的8倍，是芳綸的2倍。該繩索用于超級(jí)油輪、海洋操作平臺(tái)、燈塔等的固定錨繩，解決了以往使用鋼纜遇到的銹蝕和尼龍、聚酯纜繩遇到的腐蝕、水解、紫外降解等引起纜繩強(qiáng)度降低和斷裂，需經(jīng)常進(jìn)行更換的問題。

      7.在工業(yè)應(yīng)用中，可用作耐壓容器、傳送帶、過濾材料、汽車緩沖板等;建筑方面可以用作墻體、隔板結(jié)構(gòu)等，用它作增強(qiáng)水泥復(fù)合材料可以改善水泥的韌度，提高其抗沖擊性能。由于其具有優(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。

     8.在體育用品上已經(jīng)制成安全帽、滑雪板、帆輪板、釣竿、球拍及自行車、滑翔板、超輕量飛機(jī)零部件等，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料。

     9.在醫(yī)學(xué)方面，用于牙托材料、醫(yī)用移植物和整形縫合等領(lǐng)域，它的生物相容性和耐久性都較好，并具有高的穩(wěn)定性，不會(huì)引起過敏，已作臨床應(yīng)用。還用于醫(yī)用手套和其他醫(yī)療措施等方面。