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(xiàn)型結構的具有優(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(cháng)率為8.5%，進(jìn)入80年代以后，增長(cháng)率高達15%～20%。而我國的平均年增長(cháng)率在30%以上。2007-2009年中國逐步成為世界工程塑料工廠(chǎng)，超分子量聚乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展更是十分迅速,在中國超高分子量聚乙烯管材在2001年被科學(xué)技術(shù)部國科計字(2000)056號文件列為國家科技成果重點(diǎn)推廣計劃，屬化工類(lèi)新材料、新產(chǎn)品。國家計委科技部將超高分子量聚乙烯管材列為當前優(yōu)先發(fā)展的高科技產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域項目。

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，并且具有超強的耐磨性、自潤滑性，強度比較高、化學(xué)性質(zhì)穩定、抗老化性能強，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特性，具體辨別方法如下：

    1.稱(chēng)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.邊緣測試法：純正的超高分子量聚乙烯翻邊端面圓潤、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 )出現掉渣現象。

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108Pa*s，流動(dòng)性極差，其熔體指數幾乎為零，所以很難用一般的機械加工方法進(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(guò)對普通加工設備的改造，已使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）由最初的壓制-燒結成型發(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  壓制燒結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．擠出成型  擠出成型設備主要有柱塞擠出機、單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出多采用同向旋轉雙螺桿擠出機。

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）的分子結構和分子聚集形態(tài)造成的，可通過(guò)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(shù)脂的分子鏈較長(cháng)，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(cháng)鏈分子的解纏，并在大分子之間起潤滑作用，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)復合材料方面均顯示出極大的優(yōu)勢，在現代化戰爭和航空、航天、海域防御裝備等領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)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、滑槽的襯里，因為它存在優(yōu)良的自潤滑性、不粘性，可使上述粉狀文件對于儲運設施不發(fā)生粘附景象，保障穩固保薦。

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

      3.在滑槽、鏟斗和礦石艙室的內襯等范圍，用傳統非金屬文件時(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(chē)船的自卸漏子上內襯一層高分子聚乙烯板材后，勻稱(chēng)卸貨工夫由本來(lái)的16～20h縮小到8h。

      4.在國防軍需裝備方面，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衣料、頭盔、防彈材料，如直升飛機、坦克和艦船的裝甲防護板、雷達的防護外殼罩、導彈罩、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)高強和抗沖擊性能好，適用于各種飛機的翼尖結構、飛船結構和浮標飛機等。同時(shí)也可以用作航天飛機著(zhù)陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索，取代了傳統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(cháng)度是鋼繩的8倍，是芳綸的2倍。該繩索用于超級油輪、海洋操作平臺、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度降低和斷裂，需經(jīng)常進(jìn)行更換的問(wèn)題。

      7.在工業(yè)應用中，可用作耐壓容器、傳送帶、過(guò)濾材料、汽車(chē)緩沖板等;建筑方面可以用作墻體、隔板結構等，用它作增強水泥復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，它在機械制造行業(yè)中得到廣泛應用，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、螺釘等機械零部件。

     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(chē)、滑翔板、超輕量飛機零部件等，其性能優(yōu)于傳統材料。

     9.在醫學(xué)方面，用于牙托材料、醫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，并具有高的穩定性，不會(huì )引起過(guò)敏，已作臨床應用。還用于醫用手套和其他醫療措施等方面。