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      超高分子量聚乙烯產品性能和檢測
      來源: 發布時間:2015/2/4 11:20:57 點擊數:

      超高分子量聚乙烯


      中文名稱  超高分子量聚乙烯

      密度    0.920  0.964g/cm3

      英文名稱 ultra-high molecular weight polyethylene

      熔點    130  136

      分子式    —(—CH2-CH2—)—n—

      熱變形溫度 (0.64MPa)85

      一、簡介

           超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種線型結構的具有優異綜合性能的熱塑性工程塑料。

      其發展十分迅速,80年代以前,世界平均年增長率為8.5%,進入80年代以后,增長率高達15%~20%。而我國的平均年增長率在30%以上。2007-2009年中國逐步成為世界工程塑料工廠,超分子量聚乙烯產業發展更是十分迅速,在中國超高分子量聚乙烯管材在2001年被科學技術部國科計字(2000)056號文件列為國家科技成果重點推廣計劃,屬化工類新材料、新產品。國家計委科技部將超高分子量聚乙烯管材列為當前優先發展的高科技產業重點領域項目。

      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、化學性質穩定、抗老化性能強,所以在辨別真假高分子聚乙烯時,一定要注意它的這幾項特性,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,將會沉入水底。

           2.溫度測量:純正的超高分子量聚乙烯產品,在攝氏200度時是不會熔化的, 不會變形,但會變軟。如果不是純正的聚乙烯材料在攝氏200度時是會有變形的。

           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,且在加熱后翻邊時會出現掉渣現象。

      三、成型加工

      由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融狀態的粘度高達108Pa*s,流動性極差,其熔體指數幾乎為零,所以很難用一般的機械加工方法進行加工。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工技術得到了迅速發展,通過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-燒結成型發展為擠出、吹塑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。此法生產效率頗低,易發生氧化和降解。為了提高生產效率,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。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造成的,可通過填充和交聯的方法加以改善。

      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,易受剪切力作用發生斷裂,或受熱發生降解。因此,較低的加工溫度,較短的加工時間和降低對它的剪切是非常必要的。

      流動

         流動改進劑促進了長鏈分子的解纏,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性。

      五.應用情況

        由于超高分子量聚乙烯有眾多的優異特性,它在高性能纖維市場上,包括從海上油田的系泊繩到高性能輕質復合材料方面均顯示出極大的優勢,在現代化戰爭和航空、航天、海域防御裝備等領域發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、滑槽的襯里,因為它存在優良的自潤滑性、不粘性,可使上述粉狀文件對于儲運設施不發生粘附景象,保障穩固保薦。

            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,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,遇到寒冷潮濕天氣,物品就會解凍在非金屬上,而采納高分子聚乙烯板材則決不會,從而 大大縮小了卸貨成本。在散裝車船的自卸漏子上內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。同時也可以用作航天飛機著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,其發展速度異常迅速。

            6.在民用領域,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,需經常進行更換的問題。

            7.在工業應用中,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。由于其具有優良的耐磨性、耐沖擊性,它在機械制造行業中得到廣泛應用,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、彈性聯軸節、螺釘等機械零部件。

           8.在體育用品上已經制成安全帽、滑雪板、帆輪板、釣竿、球拍及自行車、滑翔板、超輕量飛機零部件等,其性能優于傳統材料。

           9.在醫學方面,用于牙托材料、醫用移植物和整形縫合等領域,它的生物相容性和耐久性都較好,并具有高的穩定性,不會引起過敏,已作臨床應用。還用于醫用手套和其他醫療措施等方面。


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