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东兴解读一文详述超高分子量聚乙烯性能及应用

来源:云更新 时间:2019-12-21 09:05:21 浏览次数:

东兴解读一文详述超高分子量聚乙烯性能及应用

超高分子量聚乙烯是一种线型结构的PE(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,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。


上世纪30年代,早有人提出关于超高分子量聚乙烯纤维的基础理论。1975年荷兰发明了凝胶纺丝法,成功制备出了UHMWPE纤维,达到了工业生产的水准。2001年,超高分子量聚乙烯材料被科技部列入科技成果重点推广计划。2009年,发改委、科技部等单位将超高分子量聚乙烯管材列为当前优先发展的高科技产业化重点领域项目。


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”。


UHMW-PE具有摩擦系数小,磨耗低,耐化学药品性优良,耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、自润滑性、抗结垢(属于化学物)性、耐应力开裂性、可再生性等优点。其中耐磨损、耐低温、耐腐蚀、自身润滑、抗冲击性能在所有塑料中为。


1、密度低、柔韧性(toughness)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(Resin)。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(lifetime)。

3、自润滑性:UHMWPE有低的摩擦因数(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(Material)。


4、耐冲击性:其他工程(Engineering)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(PA)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,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(解释:稳固安定;没有变动)性高,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。


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(指针对问题的解决办法),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。


以上网站内容就是对超高分子量聚乙烯性能及应用的介绍了,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。

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