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UHMWPE特性:
UHMWPE中文名称是超高分子量聚乙烯,英文缩写为UPE、PE-UHMW等,其分子量200-1000万,其具有极高的分子量(HDPE的分子量通常只有2~30万)赋予其优异的使用性能,而且属于价格适中、性能优良的热塑性工程塑料,它几乎集中了各种塑料的优点,具有普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能。事实上,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。
1、耐磨性 UHMWPE的耐磨性居塑料之冠,并超过某些金属,图1为UHMWPE与其它材料耐磨性比较。从图1可以看出,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;与金属相比,是碳钢的1/7,黄铜的1/27。这样高的耐磨性,以致于用一般塑料磨耗实验法难以测试其耐磨程度,因而专门设计了一种沙浆磨耗测试装置。UHMWPE耐磨性与分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。
2、耐冲击性 UHMWPE的冲击强度,在所有工程塑料中名列前茅,图2为UHMWPE与其他工程塑料冲击强度比较,从图2中可以看出,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。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。值得指出的是,它在液氮中(-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。此外,它在反复冲击表面硬度更高。
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。表1为UHMWPE与其他工程塑料摩擦因数比较。从表1可以看出,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的聚四氟乙烯(PTFE);当它以滑动或转动形式工作时,比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。因此,在摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。
表1与其它工程塑料摩擦因数比较
4、耐化学药品性 UHMWPE具有优良的耐化学药品性,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)。 其在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。
5、冲击能吸收性 UHMWPE具有优异的冲击能吸收性,冲击能吸收值在所有塑料中,因而噪声阻尼性能很好,具有优良的削音效果。
6、耐低温性 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。
7、卫生性 UHMWPE卫生,完全符合日本卫生协会的标准,并得到美国食品及行政管理局和美国农业部的认可,可用于接触食品和。
8、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的PTFE,因而制品表面与其它材料不易粘符。
9、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。
10、密度 表2为UHMWPE与其它工程塑料密度比较。由表2可知,UHMWPE的密度比其它所有工程塑料都低,一般比PTFE低56%,比POM低33%,比PBTP低30%,因此其制品非常轻便。
11、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的,比碳纤维大4倍,比钢丝大10倍,比芳纶纤维大50%。
12、其他性能 UHMWPE还具有优良的电气绝缘性能,比HDPE更优良的耐环境应力开裂性,比HDPE更好的耐疲劳性及耐r-射线能力。
UHMWPE应用:目前UHMWPE已在纺织、造纸、包装、运输、进写、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品 体育等领域得到广泛的应用,并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。今后还将扩大到宇航和原子能等领域。具体应用包括:板、导轨、螺杆、雪地车的齿轮/滑撬、矿渣漏斗机内衬、电池分隔膜、义肢材料、高强度纤维、粘胶带等。
作为一种综合性能优异的新材料,超高分子量聚乙烯树脂的应用和发展日新月异,并且取得很好的效果。如在抗磨、无油自润滑、耐冲击、震动、防腐、不粘结不堵塞等领域,它是最理想的材料,大量取代铜及其他有色金属、不锈钢、其他工程塑料、橡胶、皮革等材料,用于制作各种机械零件。 超高分子量聚乙烯的应用十分广泛,主要应用于以下几个方面: 1、建筑机械、农业机械、矿山机械、煤矿机械;如推土机的推土板衬里,掘土机铲头内衬、拖拉机犁刀内衬等。还可以制成装煤、水泥、石灰、谷物之类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里等。 2、 运输机械:超高分子量聚乙烯耐磨、耐冲压、低摩擦系数及不粘性,在交通运输方面具有重要的使用价值。如导轨、传送装置滑块、固定板、流水生产线传送装置上的计时星轮等。 3、包装容器及管道:大型包装容器,如开水式罐、贮水桶、浮筒、汽油箱等。还可作冷却塔体、煤气管道、粮食加工输送管等。 4、造纸机械:超高分子量聚乙烯摩擦系数低且耐磨,可以做造纸机上的水箱的盖板及刮水板、压密部件、接头、密封轴杆、领导轮、刮刀、过滤器等部件,可以延长造纸机上聚酯网的使用寿命。 5、纺织机械:目前国外在每台纺织机上采用超高分子量聚乙烯零部件有30多种,如打梭棒、连接器、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后梁、齿轮、弹棉花机零件等。 6、包装储运材料:由于超高分子量聚乙烯具有很强的化学稳定性和不吸水性,可用作各种溶液存储设备的铺面材料和大型包装容器。超高分子量聚乙烯具有、耐水等优点,可作为直接与食品接触材料,可用来制作食品装瓶自动包装线上的零部件,能防止瓶子破裂,减少噪音。 7、化工机械:可用来制造齿轮、阀体、链轮、泵体、泵壳、叶轮、轴瓦、填料、过滤器、螺栓、轴套等。 8、医用高分子材料:在上可用于制作矫形外科零件、心脏瓣膜、人工关节等。 9、体育用品:用于制作滑球、动力雪橇、滑冰场道面、冰球场保护架等。 10、航空军事:用于制作,飞机座椅等。
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