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UPE超高(gāo)分子聚乙烯工程塑料性能介紹

發布日期:2021-06-17浏覽次數(shù):
UPE(Ultra-high molecular Weight Polyethylene)或寫成UHMW-PE,中文名稱超高(gāo)分子聚乙烯,是指分子量在150萬-700萬之間(jiān)的線性結構聚乙烯,分子鏈密度是普通(tōng)聚乙烯的10-20倍的一個(gè)高(gāo)性能品種,被認為(wèi)是綜合性能最好的工程塑料。

 
分子式:—(—CH2-CH2—)—n—
 
一、UPE的特性
 
    UPE的物性非常突出,主要表現在耐磨性、耐沖擊性、耐腐蝕性、自潤滑性和(hé)吸收沖擊能上(shàng)面,通(tōng)常認識其綜合性能是最高(gāo)的一個(gè)塑料品種。
 
  1、耐磨性:在所有(yǒu)工程塑料中最高(gāo),是POM的1/4,是碳鋼的1/8;
  2、耐沖擊性:也是塑料中最高(gāo)的,是ABS的6倍,在零下70℃下仍表現良好;
  3、自潤滑性:跟聚四氟乙烯相當,比POM低(dī)50%左右,但(dàn)價格更優惠;
  4、耐腐蝕性:具有(yǒu)極高(gāo)的耐酸、堿和(hé)氣體(tǐ)腐蝕性能;
  5、無毒環保:UPE衛生(shēng)無毒,是很(hěn)好的醫(yī)用材料;
  6、綜合溫度特性:在-200℃到+80℃能穩定使用;
  7、UPE的劣勢:UPE雖有(yǒu)很(hěn)多(duō)優勢,但(dàn)粘性差、流動性差是其最大(dà)的缺點;
 
二、機械性能
 
  1、密度0.935g/cm3;
  2、斷裂拉伸強度40MPa,斷裂伸長率350%;
  3、彎曲彈性模量600MPa,懸臂梁缺口沖擊沖不斷;
  4、磨耗量(MPC法)20mm;
 
三、UPE發展簡史
 
    上(shàng)世紀30年代最早有(yǒu)人(rén)提出關于超高(gāo)分子量聚乙烯纖維的基礎理(lǐ)論。到70年代,英國利茲大(dà)學的Capaccio和(hé)Ward首先研制(zhì)成功分子量為(wèi)10萬的高(gāo)分子量聚乙烯纖維。
    1964年中國研制(zhì)成功并投入工業生(shēng)産,1975年荷蘭利用十氫萘做(zuò)溶劑發明(míng)了凝膠紡絲法(Gelspinning),成功制(zhì)備出了UHMWPE纖維,并于1979年申請(qǐng)了專利。此後經過十年的努力研究,證實凝膠紡絲法是制(zhì)造高(gāo)強聚乙烯纖維的有(yǒu)效方法,具有(yǒu)工業化前途。
    在中國超高(gāo)分子量聚乙烯管材在2001年被科學技(jì)術(shù)部國科計(jì)字(2000)056号文件列為(wèi)國家(jiā)科技(jì)成果重點推廣計(jì)劃,屬化工類新材料、新産品。國家(jiā)計(jì)委科技(jì)部将超高(gāo)分子量聚乙烯管材列為(wèi)當前優先發展的高(gāo)科技(jì)産業重點領域項目。
 
四、UPE加工成型特點
 
    由于UPE本身具有(yǒu)粘度高(gāo)、流動性差的特性,在加工成型的時(shí)候存在着一定難度,但(dàn)在制(zhì)作(zuò)工藝快速發展的今天,許多(duō)問題已經迎刃而解,加工水(shuǐ)準也相當高(gāo)了,一般有(yǒu)以下工藝:
 
  1、壓制(zhì)燒結
 
  A、壓制(zhì)燒結是超高(gāo)分子量聚乙烯(UHMW-PE)最原始的加工方法。此法生(shēng)産效率頗低(dī),易發生(shēng)氧化和(hé)降解;
  B、超高(gāo)速熔結加工法,采用葉片式混合機,葉片旋轉的最大(dà)速度可(kě)達150m/s,使物料僅在幾秒(miǎo)內(nèi)就可(kě)升至加工溫度;
 
  2、擠出成型
 
    擠出成型設備主要有(yǒu)柱塞擠出機、單螺杆擠出機和(hé)雙螺杆擠出機。雙螺杆擠出多(duō)采用同向旋轉雙螺杆擠出機;
 
  3、注塑成型
 
    注塑成型的技(jì)術(shù)對注塑機有(yǒu)比較高(gāo)的要求,一般普通(tōng)材料注塑機不适合用于UPE的注塑生(shēng)産,需要使用專門(mén)的改良型注塑機進行(xíng)生(shēng)産;
 
  4、吹塑成型
 
    吹塑加工時(shí),當物料從口模擠出後,因彈性恢複而産生(shēng)一定的回縮,并且幾乎不發生(shēng)下垂現象,故為(wèi)中空(kōng)容器(qì),特别是大(dà)型容器(qì),如油箱、大(dà)桶的吹塑創造了有(yǒu)利的條件。超高(gāo)分子量聚乙烯(UHMW-PE)吹塑成型還(hái)可(kě)導緻縱橫方向強度均衡的高(gāo)性能薄膜,從而解決了HDPE薄膜長期以來(lái)存在的縱橫方向強度不一緻,容易造成縱向破壞的問題;
 
UPE工程塑料應用實例
 
五、主要應用領域
 
  1、造紙工業
 
    利用耐磨性和(hé)潤滑性,可(kě)制(zhì)作(zuò)造紙行(xíng)業使用的真空(kōng)箱面闆、脫水(shuǐ)闆、刮刀、密封條、切紙機軸套等配件,厚度10mm以下的薄壁管可(kě)以作(zuò)為(wèi)皮帶輸送機和(hé)紙機輥子的包覆管;
 
  2、食品包裝行(xíng)業
 
    UPE無味無毒、耐磨耐沖擊的特性,可(kě)制(zhì)作(zuò)食品包裝機械的工作(zuò)闆、輸送螺杆、齒輪等, 不單方便清潔保養,而且使用壽命長,案例衛生(shēng);
 
  3、污水(shuǐ)處理(lǐ)工業
 
    污水(shuǐ)處理(lǐ)廠使用的污泥刮闆、螺旋輸送機闆、泥漿泵葉輪、泵軸套、砂葉收信系統、澄清裝置齒輪、沉澱池襯闆等;
 
  4、電(diàn)子行(xíng)業
 
    UPE的耐低(dī)溫性使得(de)在許多(duō)低(dī)溫條件下使用成為(wèi)可(kě)能,比如在制(zhì)冷技(jì)術(shù)研究方向下使用的電(diàn)子産品中,UPE可(kě)以很(hěn)好的勝任;
 
  5、紡織行(xíng)業
 
    主要是利用抗沖擊性、耐磨性和(hé)自光滑性、制(zhì)品有(yǒu)各種皮結、齒輪、緩沖擋闆、軸承襯套等;
 
  6、醫(yī)療行(xíng)業
 
    UPE的無毒性和(hé)穩定性很(hěn)适合用于醫(yī)療行(xíng)業,不論是醫(yī)療器(qì)械還(hái)是植入物,比如:人(rén)造關節、矯形器(qì)械和(hé)支架、定型裝置等;
 
  7、其他應用
 
    UPE還(hái)廣泛應用于戶外運動器(qì)械、農用機械、船(chuán)舶零件、航天航空(kōng)等方面。
 
    UPE的超高(gāo)綜合性能使得(de)其成為(wèi)幾乎萬能的材料,在些(xiē)基礎上(shàng),對UPE進行(xíng)進一步的研究和(hé)擴展是非常有(yǒu)價值的,我國工程塑料工業的發展日新月異。國家(jiā)對高(gāo)性能高(gāo)附加價值的塑料品種賦予了極高(gāo)的期望,在“以塑代鋼”目标下,UPE未來(lái)研究價值将長期并艱巨。


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