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UPE超高分子聚乙烯工程塑料性能介绍

更新时间: 2015-12-23 13:34 作者: 工程塑料者

摘要:UPE的超高综合性能使得其成为几乎万能的材料,在些基础上,对UPE进行进一步的研究和扩展是非常有价值的,我国工程塑料工业的发展日新月异。国家对高性能高附加价值的塑料品种赋予了极高的期望,在“以塑代 ......

UPE塑料原粒

    UPE(Ultra-high molecular Weight Polyethylene)或写成UHMW-PE,中文名称超高分子聚乙烯,是指分子量在150万-700万之间的线性结构聚乙烯,分子链密度是普通聚乙烯的10-20倍的一个高性能品种,被认为是综合性能最好的工程塑料。
 
分子式:—(—CH2-CH2—)—n—
 

一、UPE的特性

 
    UPE的物性非常突出,主要表现在耐磨性、耐冲击性、耐腐蚀性、自润滑性和吸收冲击能上面,通常认识其综合性能是最高的一个塑料品种。
 
  1、耐磨性:在所有工程塑料中最高,是POM的1/4,是碳钢的1/8;
  2、耐冲击性:也是塑料中最高的,是ABS的6倍,在零下70℃下仍表现良好;
  3、自润滑性:跟聚四氟乙烯相当,比POM低50%左右,但价格更优惠;
  4、耐腐蚀性:具有极高的耐酸、碱和气体腐蚀性能;
  5、无毒环保:UPE卫生无毒,是很好的医用材料;
  6、综合温度特性:在-200℃到+80℃能稳定使用;
  7、UPE的劣势:UPE虽有很多优势,但粘性差、流动性差是其最大的缺点;
 

二、机械性能

 
  1、密度0.935g/cm3;
  2、断裂拉伸强度40MPa,断裂伸长率350%;
  3、弯曲弹性模量600MPa,悬臂梁缺口冲击冲不断;
  4、磨耗量(MPC法)20mm;
 

三、UPE发展简史

 
    上世纪30年代最早有人提出关于超高分子量聚乙烯纤维的基础理论。到70年代,英国利兹大学的Capaccio和Ward首先研制成功分子量为10万的高分子量聚乙烯纤维。
    1964年中国研制成功并投入工业生产,1975年荷兰利用十氢萘做溶剂发明了凝胶纺丝法(Gelspinning),成功制备出了UHMWPE纤维,并于1979年申请了专利。此后经过十年的努力研究,证实凝胶纺丝法是制造高强聚乙烯纤维的有效方法,具有工业化前途。
    在中国超高分子量聚乙烯管材在2001年被科学技术部国科计字(2000)056号文件列为国家科技成果重点推广计划,属化工类新材料、新产品。国家计委科技部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重点领域项目。
 

四、UPE加工成型特点

 
    由于UPE本身具有粘度高、流动性差的特性,在加工成型的时候存在着一定难度,但在制作工艺快速发展的今天,许多问题已经迎刃而解,加工水准也相当高了,一般有以下工艺:
 

  1、压制烧结

 
  A、压制烧结是超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)最原始的加工方法。此法生产效率颇低,易发生氧化和降解;
  B、超高速熔结加工法,采用叶片式混合机,叶片旋转的最大速度可达150m/s,使物料仅在几秒内就可升至加工温度;
 

  2、挤出成型

 
    挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。双螺杆挤出多采用同向旋转双螺杆挤出机;
 

  3、注塑成型

 
    注塑成型的技术对注塑机有比较高的要求,一般普通材料注塑机不适合用于UPE的注塑生产,需要使用专门的改良型注塑机进行生产;
 

  4、吹塑成型

 
    吹塑加工时,当物料从口模挤出后,因弹性恢复而产生一定的回缩,并且几乎不发生下垂现象,故为中空容器,特别是大型容器,如油箱、大桶的吹塑创造了有利的条件。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)吹塑成型还可导致纵横方向强度均衡的高性能薄膜,从而解决了HDPE薄膜长期以来存在的纵横方向强度不一致,容易造成纵向破坏的问题;

UPE工程塑料应用实例
 

五、主要应用领域

 

  1、造纸工业

 
    利用耐磨性和润滑性,可制作造纸行业使用的真空箱面板、脱水板、刮刀、密封条、切纸机轴套等配件,厚度10mm以下的薄壁管可以作为皮带输送机和纸机辊子的包覆管;
 

  2、食品包装行业

 
    UPE无味无毒、耐磨耐冲击的特性,可制作食品包装机械的工作板、输送螺杆、齿轮等, 不单方便清洁保养,而且使用寿命长,案例卫生;
 

  3、污水处理工业

 
    污水处理厂使用的污泥刮板、螺旋输送机板、泥浆泵叶轮、泵轴套、砂叶收信系统、澄清装置齿轮、沉淀池衬板等;
 

  4、电子行业

 
    UPE的耐低温性使得在许多低温条件下使用成为可能,比如在制冷技术研究方向下使用的电子产品中,UPE可以很好的胜任;
 

  5、纺织行业

 
    主要是利用抗冲击性、耐磨性和自光滑性、制品有各种皮结、齿轮、缓冲挡板、轴承衬套等;
 

  6、医疗行业

 
    UPE的无毒性和稳定性很适合用于医疗行业,不论是医疗器械还是植入物,比如:人造关节、矫形器械和支架、定型装置等;
 

  7、其他应用

 
    UPE还广泛应用于户外运动器械、农用机械、船舶零件、航天航空等方面。
 
    UPE的超高综合性能使得其成为几乎万能的材料,在些基础上,对UPE进行进一步的研究和扩展是非常有价值的,我国工程塑料工业的发展日新月异。国家对高性能高附加价值的塑料品种赋予了极高的期望,在“以塑代钢”目标下,UPE未来研究价值将长期并艰巨。
    环联工程塑料致力于工程塑料发展大业12年,将以不懈努力为中国塑料腾飞添砖加瓦!