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    UPE行業新聞

    什么是超高分子量聚乙烯(UHMWPE,UPE,PE1000,ST000)

    時間:2016年02月28日 信息來源:本站原創 點擊: 加入收藏 】【 字體:

    什么是超高分子量聚乙烯(UHMWPE,UPE,PE1000,ST000)?
    UHMW-PE是英文Ultra High Molecular Weight Polyethylene(超高分子量聚乙烯)的縮寫。這是現有的最優質的可應用于惡劣工作環境及多種用途的聚乙烯。在許多高難度的應用條件下適用性非常好。
    超高分子量是這種聚合物與眾不同的特質,其具有900至1000萬的分子量,而高密度聚乙烯樹脂只有3萬至30 萬。這種差別是保證超高分子量聚乙烯具備足夠的強度,以達到其他低等聚合產品所不可能具備的耐磨損和抗沖擊能力。
    超高分子量聚乙烯的超高分子量的含義是它不會融化并向液體一樣流動,因而加工方法由粉末金屬技術衍生。傳統的塑料加工技術,比如擠出、注塑成型、吹塑和熱定型,無法應用于超高分子量聚乙烯。模壓成型是應用于UHMWPE最常見的加工工藝。
       
    聚乙烯(PE)分為三類:
    1、包括低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)
    低密度聚乙烯(小于0.930克/立方厘米 / 小于0.0334磅/立方英寸)
    中密度聚乙烯(介于0.930與0.940克/立方厘米之間 / 介于0.0334與0.0338磅/立方英寸之間)
    高密度聚乙烯(大于0.940克/立方厘米 / 大于0.0338磅/立方英寸,分子量約為100,000)
    2、高分子量聚乙烯(HMWPE)
    高密度高分子量聚乙烯(分子量大于200,000小于500,000)。這種產品是由兩種使用催化劑的方法制造而成的:一種是齊格勒方法,這種方法中使用鈦催化劑;另外一種是菲利普斯方法,這種方法使用鉻氧催化劑。
    這兩種方法應用的技術包括在不同的壓力下進行懸浮、溶解、氣相和凝聚。在這些條件下,乙烯基分子通過陰離子聚合形成線狀大分子。
    3、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)
    超高分子量聚乙烯(密度大于0.940克/立方厘米,即大于0.0338磅/立方英寸,分子量大于106)。
       
    超高分子量聚乙烯的特性:
    下表說明超高分子量聚乙烯的物理和電學特性:
      
    表一:UHMWPE物理特性

    MECHANICAL PROPERTIES
    PROPERTYASTM TESTUNITS METRIC (US)TYPICAL VALUES
    DensityD792gm/cm(3)0.926-0.934
    Tensile Strength @ YieldD638MPa (psi)21(3100)
    Tensile Strength @ BreakD638MPa (psi)48(7000)
    Elongation @ BreakD638%350
    Youngs ("E") Modulus (23°C)D638MPa (psi x 10(5))690(1.0)
    Youngs ("E") Modulus (-269°C)D638MPa (psi x 10(5))2970(4.3)
    Izod Impact Strength (23°C)D256(1)J/m (ft-lb/in notch)140(30)
    Izod Impact Strength (-40°C)D256(1)J/m (ft-lb/in notch)100(21)
    Hardness, Shore "D"D2240--62-66
    Abrasion Resistance(2)--100
    Water AbsorptionD570%Nil
    Relative Solution ViscosityD4020dl/gm2.3-3.5




    (1) Izod Impact Strength: Samples have two (15° +/- 1/2°) notches on opposite sides to a depth of 5 mm.
    (2) See description of test method ..... (figure out where this is)


    表二:UHMWPE電性能

    ELECTRICAL PROPERTIES
    PROPERTYASTM TESTUNITS METRIC (US)TYPICAL VALUES
    Volume ResistivityD257(Omega symbol)cm>5 x 10(16)
    Dielectric StrengthD149KV/cm (V/mil)900(2300)
    Dielectric Constant (Epsilon sub r)D150--2.30
    Dissipation FactorD150

    at  50 Hz
    --1.9 x 10(-4)
        10(3) Hz
    --0.5 x 10(-4)
        10(5) Hz
    --2.5 x 10(-4)




    Surface Resistivity, wt. % carbon black


    0.2% for ColorD257Ohms>10(14)
    2.5% for UV ProtectionD257Ohms10(13)
    6.5% for Antistatic applicationsD257Ohms10(5)
    16.7% for Conductive applicationsD257Ohms10(3)


    為何應用超高分子量聚乙烯?
    超高分子量聚乙烯的生產原材料是現有聚合物中最好的。正是由于這個原因,這種聚合物加工的部件更經久耐用,質量更好,這樣的優良品質不僅僅體現在設備原裝配件中,備用件的質量也獲得一致好評。超高分子量聚乙烯幫助生產商節省了由于設備檢修以及待料造成的停工,改良了設備運行,減少了潤滑油的需量,并且取代了相應的鋼質部件,從而節省了運行成本。


    1、對沖擊、摩擦、腐蝕和化學藥品的抵抗力和耐久性:
    這些主要特性使得超高分子量聚乙烯能夠應用在十分廣泛的領域。它具備非凡的抗沖擊性能,甚至于在低溫條件下這種優質特性也表現得特別好。


    2、各部件的重量減輕:
    因為超高分子量聚乙烯重力只有0.94,比水還要輕,而且只相當于鋼的七分之一。從成本來看,每立方英寸的超高分子量聚乙烯只是鋼的三分之一。所有這些,再加上長期維護費用的降低,都使得超高分子量聚乙烯更加經濟實用。它更加易于加工因而更便宜,它的加工包括可打磨、可鉆孔、可鋸割等等,適用于很多用途。


    3、耐磨損性能:
     超高分子量聚乙烯具備超強的抗沖擊能力,這一特性使得它耐磨擦和磨損特性十分出色,而且對破裂應力具有較強的抵抗能力。它的耐磨損性能在所有熱塑聚合物中是最好的。


    4、滑動摩擦系數:
     超高分子量聚乙烯在滑動應用中優于鋼材,原因在于它的摩擦系數非常低。它的高光滑度降低了熱摩擦帶來的損傷,而對于鋼材來說熱摩擦帶來的損傷十分嚴重。超高分子量產品在應用中無需潤滑油、維護更簡便、設備的操作更加平穩低噪音,因而從實質上減少了在鋼材應用中不可避免的損耗。


    5、阻(靜)音性能
    因為超高分子量聚乙烯所具有的耐久性和耐磨擦耐沖擊性,自潤滑性,韌性優越,使得它比鋼材具有更好的阻音性能,并且不易吸收液體。


    6、電絕緣性能
    由于超高分子量聚乙烯具有高電阻率這一特性,它的電絕緣性能非常好。


    7、耐腐蝕性能
     超高分子量聚乙烯獨一無二的特性使得它在許多條件下的耐磨應用效果很好,比如說抵抗其他物質的摩擦,以及環境因素(比如攝氏零下的低溫、沙石)帶來的磨損。


    8、零水吸收性能
    因為超高分子量聚乙烯的水吸收指標幾乎為零,因此在水中應用的時候不會發生尺寸變化。另外,超高分子量聚乙烯無氣孔而且不有機塑料添加劑,這些有效地防止了細菌的滋生。
      
    UHMWPE模壓成型的優勢:

    (1)原料的損失小,不會造成過多的損失(通常為制品質量的2%~5%)。

    (2)制品的內應力很低,且翹曲變形也很小,機械性能較穩定。

    (3)模腔的磨損很小,模具的維護費用較低。

    (4)成型設備的造價較低,其模具結構較簡單,制造費用通常比注塑模具或傳遞成型模具的低。

    (5)可成型較大型平板狀制品。模壓所能成型的制品的尺寸僅由已有的模壓機的合模力與模板尺寸所決定。

    (6)制品的收縮率小且重復性較好。

    (7)可在一給定的模板上放置模腔數量較多的模具,生產率高。

    (9)可以適應自動加料與自動取出制品。

    (10)生產效率高,便于實現專業化和自動化生產。

    (11)產品尺寸精度高,重復性好。

    (12)表面光潔,無需二次修飾。

    (13)能一次成型結構復雜的制品。

    (14)批量生產,價格相對低廉。

    總結:超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(簡稱UHMW-PE),是分子量300萬-1000萬的聚乙烯,鏈條導軌及零件常用900-1000萬分子量級,以確保其耐磨性及壽命達到要求。
    UHMW-PE特點為:極好的耐磨性,良好的耐低溫沖擊性、自潤滑性、無毒、耐水、耐化學藥品性,耐熱性優于一般PE,缺點是耐熱性(熱變形溫度)低、加工成型性差,外表面硬度,剛性,耐蠕變性不如一般工程塑料,膨脹系數偏大。
    UHMW-PE流動性差,熔融狀態下粘度極高,是呈橡膠狀的高粘彈性體,早期僅能用壓制和燒結方法成型,目前也可用擠出、注塑和吹塑方法加工。
    UHMW-PE可以代替碳鋼、不銹鋼、青銅等材料用于紡織、造紙、食品機械、運輸、醫療、煤礦、化工等部門 。如紡織工業上技梭器、打梭棒、齒輪、聯結 、掃花桿、緩沖塊、偏心塊、桿軸套、擺動后果等耐沖擊磨損零件。造紙工業上做箱蓋板、刮水板、壓密部件、接頭、傳動機械的鏈條導軌、鏈條張緊器、密封軸桿、偏導輪、刮刀、過濾器等;運輸工業上做粉狀材料的料斗、料倉、滑槽的襯里。UHMW-PE可做各種機械的零部件,包括食品機械的齒輪、蝸輪、蝸桿、軸承?;ぶ凶霰?、閥門、檔板、濾板。醫療上,還可用于心臟瓣膜、短形外科零件,人工關節及節育植入體。體育上做滑冰地板、滾地球道、滑雪板、機動雪橇零件。UHMW-PE可以做高模量纖維,制造防彈衣、飛機座椅、海運、漁業用繩索等。

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    (作者:佚名 編輯:admin)

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