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超高分子量聚乙烯性能及应用

文章来源:链条导轨 人气:598 发表时间:2019-02-25 16:58:14

  超高分子量聚乙烯(UHMWPE)综合了所有塑料的优越性能,其耐冲击、耐磨损、耐化学腐蚀、自身润滑、吸收冲击能这五个特性是目前即存塑料中所具有的最高数值,这种新型塑料制品的杰出性能在欧美各国受到普遍重视,下面小编给大家介绍下超高分子量聚乙烯性能及应用。


  超高分子量聚乙烯性能:


  超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)具有无可比拟的性能优势,为新型的热塑性工程塑料,且目前还没有一种单纯的高分子材料兼有如此众多的优异性能,可以成为“塑料之王”。


  1、密度低、柔韧性能佳:UHMWPE的密度比PTFE低56%,比POM低33%,比PBTP低30%,相对其他工程塑料密度都低。且超高分子量聚乙烯管材密度低,只有钢材管道的1/8。使用方便,能够弯曲铺设,柔韧性佳,可以简便、快捷使用。


  2、耐磨性:耐磨性可以与聚四氟乙烯(PTFE)相匹配为超耐磨的热塑性树脂。与其它工程塑料相比,UHMWPE的沙浆磨耗指数仅是PA66的1/5,HEPE和PVC的1/10。UHMWPE耐磨性与分子量成正比,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输送各种浆体时比钢管、不锈钢管高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寿命。


  3、自润滑性:UHMWPE有极低的摩擦因数(0.05~0.11),故自润滑性优异。与其他工程塑料摩擦因数比较,UHMWPE的动摩擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2,在无润滑条件下仅次于塑料中自润滑性最好的聚四氟乙烯(PTFE)。因此,摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。


  4、耐冲击性:其他工程塑料冲击强度比较,UHMWPE的冲击强度约为耐冲击PC的2倍,ABS的5倍,POM和PBTP的10余倍,尼龙66的10倍,聚氯乙烯的20倍,聚乙烯的4倍。耐冲击性如此之高,以致于采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。


  其冲击强度随分子量的增大而提高,在分子量为150万时达到最大值,然后随分子量的继续升高而逐渐下降。液氮中(-195℃)也能保持优异的冲击强度,这一特性是其它塑料所没有的。UHMWPE具有优异的冲击能吸收性,冲击能吸收值在所有塑料中最高,因而噪声阻尼性能很好,具有优良的削音效果。


  5、耐化学腐蚀性:基于超高分子量聚乙烯是一种饱和分子团结构,化学稳定性极高,除强氧化性酸液外,在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质(酸、碱、盐)及有机介质(荼溶剂除外)。20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30d,外表无任何反常现象,其它物理性能也几乎没有变化。


  6、拉伸强度:由于UHMWPE具有朝拉伸取向必备的结构特征,所以有无可匹敌的超高拉伸强度,因此可通过凝胶纺丝法制得超高弹性模量和强度的纤维,其拉伸强度高达3~3.5GPa,拉伸弹性模量高达100~125GPa;纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中最高的,比碳纤维大4倍,比钢丝大10倍,比芳纶纤维大50%。


  7、耐候性和抗老化性:一方面,因为超高管道分子链中不饱和分子链很少,分子量大;另一方面,添加了抗老化剂,使得超高分子量聚乙烯管道使用寿命大大超过了普通聚乙烯管道。超高分子量聚乙烯管的低温脆化温度极低,可在-60℃~40℃内安全使用,冬季施工时不必采取特殊保护措施,不会发生管材脆裂。UHMWPE具有优异的耐低温性,在液氦温度(-269℃)下仍具有延展性,因而能够用作核工业的耐低温部件。


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


  9、不粘性:UHMWPE表面吸附能力非常微弱,其抗粘符能力仅次于塑料中不粘性最好的PTFE,因而制品表面与其它材料不易粘符。超高分子量聚乙烯的自润滑性和不粘附性,不结垢,摩擦系数小,抗腐蚀、抗磨损、因此流动阻力很小,可长期保持流速和流量不减。


  10、阻燃性 :特殊行业用于防火环境,加入阻燃剂改性,特殊加工工艺制造,克服超高分子量聚乙烯本身可燃性,具有阻燃性能。


  11、卫生无毒性:UHMWPE卫生无毒,完全符合日本卫生协会的标准,并得到美国食品及药物行政管理局和美国农业部的认可,可用于接触食品和药物。


  超高分子量聚乙烯应用领域:


  超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)广泛应用于国民生产的各个领域,尤其是在军事领域的应用尤为突出。超高分子量聚乙烯直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物:防弹背心和衣服、防切割手套等,其中防弹衣的防弹效果优于芳纶,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等;体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。


  机械领域:纺织机械是UHMWPE最早应用的领域,早在1958年,代表包括:投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。造纸机械是应用UHMWPE的第二个工业领域,早在1960年,代表:UHMWPE防磨条。


  机械领域的其他替代,应用范围包括:各种齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴瓦、轴套、削轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉等机械零部件。


  运输领域:UHMWPE可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、谷物之类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里,由于它具有优良的自润滑性、不粘性,可使上述粉状材料对储运设备不发生粘附现象,保证稳定输送。


  石油输送:油田周围恶劣酸性土壤,海水和天然盐水的腐蚀,内部含硫石油的侵入,钢管的使用寿命很短,而且原油大多为高粘度,输送过程中容易沉积,特别是冬季,管道需要附设加热系统和保温层。聚乙烯管道不仅可以解决冬季保温问题,而且可大大提高输送效率与管道使用寿命。


  化工领域:UHMWPE具有优良的化学稳定性和不吸水性,可用做各种溶液存储设备的铺面材料和大型包装容器,如浮筒、接水槽,汽油箱、农药容器以及用语太阳能设备的退水容器等。这也是UHMWPE目前应用最广泛的领域之一。


  UHMWPE容器具有优良的落下冲击强度。如果将容器装水20kg,从高空跌落至10mm厚的铁板上,普通聚乙烯容器的破坏高度仅为9M,而UHMWPE容器可高达15M以上。


  食品领域:UHMWPE具备食品工业所要求的无毒性、耐水性及非黏着性。被指定为可直接与食品接触使用的材料。可用于啤酒、清凉饮料、调味品等的输送线。输送物品时,可以防止瓶子等的破损,降低噪音,减少输送带、输送螺杆等的磨损,并可减少电力损耗,它还可用来制造肉食、牛奶以及糖果蜜饯和面包食品生产设备的零部件。


  医疗领域:UHMWPE具有优异的生理惰性和生理适应性,经美国食品及药物行政管理局、农业部批准,可在医药几与人体接触的领域使用,如作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节及节育植入体等的临床使用,是理想的医用高分子材料。有UHMWPE制成的腕臼和金属股骨组成的人工髋膝关节,耐磨性和安全性比PTFE更为优异。目前世界上已有数十万人接受了这类人工关节的置换。


  电子、电学领域:UHMWPE具有优异的耐低温性能,可应用于各种冷冻机械中,并可作为核工业的耐低温部件,在低温超导领域中是较为理想的绝缘材料。


  UHMWPE电绝缘性能良好,尤其是介电损耗角正切值低,可用于制造电镀槽、辊子及在高频和超高频区间工作的绝缘子、绝缘拖架、电缆管道、短路器、电缆端子和其它电气装置。


  以上内容就是对超高分子量聚乙烯性能及应用的介绍了,超高分子量聚乙烯具有优异综合性能的热塑性工程塑料。按照美国菲利普石油公司划分,分子量超过150万的无支链的线性聚乙烯,常见分子量为100万-600万,最高甚至能达到1000 万,链长和分子量分别是高密度聚乙烯(HDPE) 的10 - 20 倍和20 - 30 倍。

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