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一文詳述超高分子量聚乙烯性能及應(yīng)用

發(fā)布時間:2019-07-01 16:56:25 瀏覽:18次 責任編輯:深圳市瑞成工業(yè)傳動設(shè)備有限公司

  超高分子量聚乙烯是一種線型結(jié)構(gòu)的PE(聚乙烯),具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。按照美國菲利普石油公司劃分,分子量超過150萬的無支鏈的線性聚乙烯,常見分子量為100萬-600萬,最高甚至能達到1000 萬,鏈長和分子量分別是高密度聚乙烯(HDPE) 的10 - 20 倍和20 - 30 倍。

 

  上世紀30年代,最早有人提出關(guān)于超高分子量聚乙烯纖維的基礎(chǔ)理論。1975年荷蘭發(fā)明了凝膠紡絲法,成功制備出了UHMWPE纖維,達到了工業(yè)生產(chǎn)的水準。2001年,超高分子量聚乙烯材料被科技部列入國家科技成果重點推廣計劃。2009年,國家發(fā)改委、科技部等單位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)化重點領(lǐng)域項目。

 

  超高分子量聚乙烯性能:

 

  超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)具有無可比擬的性能優(yōu)勢,為新型的熱塑性工程塑料,且目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優(yōu)異性能,可以成為“塑料之王”。

 

  UHMW-PE具有摩擦系數(shù)小,磨耗低,耐化學藥品性優(yōu)良,耐沖擊、耐壓性、抗凍性、保溫性、自潤滑性、抗結(jié)垢性、耐應(yīng)力開裂性、可再生性等優(yōu)點。其中耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、自身潤滑、抗沖擊性能在所有塑料中為最高。

 

  1、密度低、柔韌性能佳:UHMWPE的密度比PTFE低56%,比POM低33%,比PBTP低30%,相對其他工程塑料密度都低。且超高分子量聚乙烯管材密度低,只有鋼材管道的1/8。使用方便,能夠彎曲鋪設(shè),柔韌性佳,可以簡便、快捷使用。

 

  2、耐磨性:耐磨性可以與聚四氟乙烯(PTFE)相匹配為超耐磨的熱塑性樹脂。與其它工程塑料相比,UHMWPE的沙漿磨耗指數(shù)僅是PA66的1/5,HEPE和PVC的1/10。UHMWPE耐磨性與分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。超高分子量聚乙烯管材的耐磨性在輸送各種漿體時比鋼管、不銹鋼管高4-7倍,比聚氯乙烯管和聚乙烯管高10倍左右,大幅度提高了管道的使用壽命。



   3、自潤滑性:UHMWPE有極低的摩擦因數(shù)(0.05~0.11),故自潤滑性優(yōu)異。與其他工程塑料摩擦因數(shù)比較,UHMWPE的動摩擦因數(shù)在水潤滑條件下是PA66和POM的1/2,在無潤滑條件下僅次于塑料中自潤滑性最好的聚四氟乙烯(PTFE)。因此,摩擦學領(lǐng)域UHMWPE被譽為成本/性能非常理想的摩擦材料。

 

  4、耐沖擊性:其他工程塑料沖擊強度比較,UHMWPE的沖擊強度約為耐沖擊PC的2倍,ABS的5倍,POM和PBTP的10余倍,尼龍66的10倍,聚氯乙烯的20倍,聚乙烯的4倍。耐沖擊性如此之高,以致于采用通常沖擊試驗方法難以使其斷裂破壞。其沖擊強度隨分子量的增大而提高,在分子量為150萬時達到最大值,然后隨分子量的繼續(xù)升高而逐漸下降。液氮中(-195℃)也能保持優(yōu)異的沖擊強度,這一特性是其它塑料所沒有的。UHMWPE具有優(yōu)異的沖擊能吸收性,沖擊能吸收值在所有塑料中最高,因而噪聲阻尼性能很好,具有優(yōu)良的削音效果。

 

  5、耐化學腐蝕性:基于超高分子量聚乙烯是一種飽和分子團結(jié)構(gòu),化學穩(wěn)定性極高,除強氧化性酸液外,在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)(酸、堿、鹽)及有機介質(zhì)(荼溶劑除外)。20℃和80℃的80種有機溶劑中浸漬30d,外表無任何反?,F(xiàn)象,其它物理性能也幾乎沒有變化。

 

  6、拉伸強度:由于UHMWPE具有朝拉伸取向必備的結(jié)構(gòu)特征,所以有無可匹敵的超高拉伸強度,因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強度的纖維,其拉伸強度高達3~3.5GPa,拉伸彈性模量高達100~125GPa;纖維比強度是迄今已商品化的所有纖維中最高的,比碳纖維大4倍,比鋼絲大10倍,比芳綸纖維大50%。

 

  7、耐候性和抗老化性:一方面,因為超高管道分子鏈中不飽和分子鏈很少,分子量大;另一方面,添加了抗老化劑,使得超高分子量聚乙烯管道使用壽命大大超過了普通聚乙烯管道。超高分子量聚乙烯管的低溫脆化溫度極低,可在-60℃~40℃內(nèi)安全使用,冬季施工時不必采取特殊保護措施,不會發(fā)生管材脆裂。UHMWPE具有優(yōu)異的耐低溫性,在液氦溫度(-269℃)下仍具有延展性,因而能夠用作核工業(yè)的耐低溫部件。

 

  8、吸水性小:UHMWPE吸水率很低;一般小于0.01%,僅為PA66的1%,因而在成型加工前一般不必干燥處理。

 

  9、不粘性:UHMWPE表面吸附能力非常微弱,其抗粘符能力僅次于塑料中不粘性最好的PTFE,因而制品表面與其它材料不易粘符。超高分子量聚乙烯的自潤滑性和不粘附性,不結(jié)垢,摩擦系數(shù)小,抗腐蝕、抗磨損、因此流動阻力很小,可長期保持流速和流量不減。

 

  10、阻燃性 :特殊行業(yè)用于防火環(huán)境,加入阻燃劑改性,特殊加工工藝制造,克服超高分子量聚乙烯本身可燃性,具有阻燃性能。

 

  11、衛(wèi)生無毒性:UHMWPE衛(wèi)生無毒,完全符合日本衛(wèi)生協(xié)會的標準,并得到美國食品及藥物行政管理局和美國農(nóng)業(yè)部的認可,可用于接觸食品和藥物。

 

  以上內(nèi)容就是對超高分子量聚乙烯性能及應(yīng)用的介紹了,UHMWPE電絕緣性能良好,尤其是介電損耗角正切值低,可用于制造電鍍槽、輥子及在高頻和超高頻區(qū)間工作的絕緣子、絕緣拖架、電纜管道、短路器、電纜端子和其它電氣裝置。