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超高分子量聚乙烯板材

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超高分子量聚乙烯板材，英文名是ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯。

基本信息

中文名称; 超高分子量聚乙烯板材

外文名称; ultra-high molecular weight polyethylene(

别名; UHMWPE

熔点; 130~136℃

密度; 0.936~0.964g/cm3

产品介绍

分子式:-(-CH2-CH2-)-n-，密度:0.936~0.964g/cm3。热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130~136℃。

机械性能高于一般的高密度聚乙烯。具有突出的抗冲击性、耐应力开裂性、耐高温蠕变性、低摩擦系数、自润滑性，卓越的耐化学腐蚀性、抗疲劳性、噪音阻尼性、耐核辐射性等。

使用温度100~110℃。耐寒性好，可在-269℃下使用。密度0.985g/cm3，分子量200万的产品，其断裂拉伸强度40MPa，断裂伸长率350%，弯曲弹性模量600MPa，悬臂梁缺口冲击冲不断。磨耗量(MPC法)20mm。

UHMWPE有极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性，耐热性优于一般PE，缺点是耐热性(热变形温度)低、加工成型性差，外表面硬度，刚性，耐蠕变性不如一般工程塑料，膨胀系数偏大。UHMWPE流动性差，熔融状态下粘度极高，是呈橡胶状的高粘弹性体，早期仅能用压制和烧结方法成型，也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。

产品特点

1、提高耐磨性。提高分子量聚乙烯最引人注目的一个性能是它具有极高耐磨性，这一性能有许多工程应用中都是十分宝贵的。在所有塑料中，其耐磨性是最好的，就连许多金属材料(如碳钢、不锈钢、青铜等)的有规则磨性也不如它。随着聚乙烯分子量的升高，这种材料就越耐磨。

2、极高的抗冲击性能。超高分子量聚乙烯的抗冲强度和它的分子量有关，分子量低于200万时，随分子量增长，冲击强度增高，在200万左右达到一峰值，这时峰后，分子量 再升高冲击强度反而会下降。这是由于分子链非常时妨碍了它的光晶作用，使在大分子中存在大的无定形区因而可以吸收较大的冲击能量。

根据文献资料，超高分子量聚乙烯和其它塑料按ASTM-D256方法测定的冲击强度值，从比较中得出:超高分子量聚乙烯的常温抗冲击性可分为以 耐冲击著称的聚碳酯媲美，应用于常用的工程塑料。超高分子量聚乙烯即使有-40℃低温下，仍有很强的抗冲击性能，甚至在液气-269℃温度下，仍然能保持较好的耐冲击性能，这种优异的低温特性，使超高分子量聚乙烯的应用扩展到低温工程领域。

3、很低的磨擦系数。超高分子量聚乙烯非常耐磨，而且磨擦系数低、自润滑性良好，是一种理想的轴承轴套、滑块、衬里材料。

使用超高分子量聚乙烯作为设备的磨擦部件，除可提高耐磨寿命外，还可收到节能效果。

4、良好的耐化学腐蚀性。超高分子量聚乙具有良的耐化学腐蚀特性，除浓硝酸、浓硫酸外，它在所有的碱液、酸液中都不会受腐蚀，并且可在温度(80℃的浓盐酸中应用，在<20%的硝酸、<75%的硫酸中也是稳定的，它对水、液体洗涤也很稳定。)

但是，超高分子量聚乙烯在芳香料或卤代料化合物中(特别是在温度较高的状况下)极易溶胀，因此，应用时要特别注意。

5、很低吸水性。超高分子量聚乙烯吸水率很低，它几乎是不吸水，在水中不膨胀，比尼龙的吸水性小得多。

6、热学性能。按ASTM(负荷4.6kg/cm2)方法的测定，热变形温度为85℃,在较小的负荷下，使用温度可达90℃，在特殊情况下，允许在更高的温 度下使用，由于超高分子量聚乙烯是一种韧性极好的材料，因而它的耐低性能也非常优异，在-269℃低温下，仍具有一定的延展性，而没有脆裂迹象。

7、电性能。超高分子量聚乙烯在很宽的温度范围内，都具有很优良的电性能，它的体积电阻达10-18CM，击穿电压达50KV/mm,介电常数2.3。在较宽的温度及频率范围内，它的电性能变化极小。在耐热温度范围内，很适宜用作电气工程的结构材料和纸厂的材料。

8、无毒性超高分子量聚乙烯无味、无毒、无臭，本身无腐蚀性，具有生理循性和生理适应性，美国食品与药品管理局(FDA)和美国农业部(USDA)允许它用于与食品和药品接触的场合。

它的这些特性，特别是耐磨、抗冲击性、自润滑性能，在工程塑料中都是最好的。

生产加工

由于超高分子量聚乙烯的分子链呈缠绕状、粘度极高、几乎没有流动性，所以加工难度很大。用一般的加工设备加工产品很难成型。

目前超高分子量聚乙烯板材的加工大都采用烧结模压法，也有采用柱塞挤出法但产量很低。

采用模压法生产超高分子量聚乙烯板材时一般采用如下生产工艺:

1.原材料的选用

原材料的优劣决定了板材产品的品质。选用分子量300万以上优质的原材料加以科学的配方，合理的工艺才能得到优质的产品。

2.配料

首先检验原材料的各项性能指标(核对产品检验报告)，按确定的配方比例加入各种添加剂放入高速混料机，在一定的压力、温度下混合好予配料，充分排出原料中的水分。如果板材的颜色有要求的话，还得根据颜色的要求添加相应的颜料。

3.加压塑化

将混合好的原材料装入模具中加一定的压力排出原料中的空气，加高温使模具中的无料塑化成透明糊状体，保持一定的温度和压力使之充分塑化。

4.成型

经过充分塑化后，逐渐将温度降低，同时加高压。温度越低所加的压力就越大，直到达到工艺的要求。

5.脱模整形

板材从模具中取出后经过人工整形后入库待运。

产品改性

一、流动性改性:

①UHMWPE与LCP共混，大大改善了流动性，可以用单螺杆挤出机加工;LCP添加量越多，混合料的流动性也越好;

②UHMWPE与PE共混，PE的添加量在30%以下，以确保共混料既有良好的加工性，又不会降低太多优异性能;

③UHMWPE中加入10%以下的聚乙烯蜡、硬脂酸盐等助剂;

④UHMWPE中加入3~5%的层状纳米硅酸盐，熔体流动指数可以达到0.2~0.4g/10min;

⑤UHMWPE中加入1%的热解硅石，可以作为聚乙烯的成核剂来改善流动性。

二、耐磨性改性:

加入偶联处理过的二硫化钼、石墨、超细炭黑、超细玻璃微珠、碳纤维、聚四氟乙烯等可以降低摩擦系数、提高耐磨性;而加入橡胶、聚氨酯等则提高摩擦系数。

三、耐热性改性:

用等离子体交联处理后，可提高UHMWPE的使用温度达到200℃;在UHMWPE中填充偶联处理过的无机填料(如玻璃微珠、硅灰石、滑石粉、云母、碳酸钙等)可以明显提高热变形温度HDT。

四、导热性改性:

加入铜粉、铝粉、铅粉等金属粉末可以提高UHMWPE的导热性;

五、力学改性。

产品应用

超高分子量聚乙烯是指分子量在300万以上的线性结构聚乙烯，是综合性能最好的工程塑料，其耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、吸收冲击能-这五个性能是现有塑料中最好的，在国际上被称为"令人惊异的材料"。

超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene)因其所具有的优越性能，目前已在国民工业的各个部门得到了广泛应用。UHMW-PE已在纺织、造纸、包装、运输、机械、化工、采矿、石油、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到广泛应用，并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。

1、以耐磨性和耐冲击性为主的应用

1)、纺织机械

纺织机械是UHMWPE最早应用的领域。目前，国外在每台纺织机械应用的UHMWPE零件平均有30件，如投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、偏心轮、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。

2)、造纸机械

造纸机械是UHMWPE应用的第二个领域。目前，在造纸机械应用UHMWPE的用量占总量的10%，如采用UHMWPE制造造纸机的刮水板、吸水箱盖板、导流板、水翼、压密部件、接头、密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等。

3)、包装机械

用UHMWPE取代改性氟塑料制作导轨，传送装置的滑块座、固定板等，UHMW-PE导轨，垫条，护拦(塑钢)。

4)、通用机械

用UHMWPE可制作齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴承、轴瓦、轴套、销轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉、管卡等。如码头、桥梁墩的防护板。

2、以自润滑性和不粘性为主的应用

1)、材料储运

用UHMWPE可制作粉状类的衬里，如:料仓，料斗，溜槽等回流装置，滑动面，滚筒等。煤斗、粉状类产品斗等仓斗类内衬的储存仓料斗衬板。

2)、农业、建筑机械

用UHMWPE可制作农具的防磨耗板、托架等。

3)、文体用品

用UHMWPE可制作滑冰的雪橇滑板、雪橇拖板等。

3、以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用

1)、容器包装

用UHMW-PE制作太阳能设备的温水容器，是目前UHMWPE应用得最广泛的领域之一。

2)、化工设备

用UHMW-PE制作化学工业部件，如:密封填板、填密料、真空模盒、泵部件、轴承衬瓦、齿轮、密封结合等。

3)、输送管道

4、以卫生无毒性为主的应用

1)、食品、饮料工业

在饮料轻工行业中，主要利用其杰出的耐磨性、耐冲击性、自润滑性和无毒性制造各种齿轮、凸轮、输送线耐磨护栏、垫条、导轨以及各种减摩、自润滑的轴套、衬里等。如:食品机械的护轨、星形轮、导向昆齿轮、轴承衬瓦等。

2)、医疗

用UHMW-PE可制作人工人体零件。

5、其它性能的应用:船舶零件、极低温机械部件等

1)、耐低温性应用

2)、电绝缘性能应用

用UPE可制作酸性铅蓄电池隔板(膜)，用量为4000吨/年。

3)、超高模量纤维的应用

用UPE可制作防弹织物等。

4)、在煤矿中的应用

用UPE可制作天轮衬垫、钢丝绳地辊、提升箕斗、罐耳、罐道梁、皮带托辊、输送机刮板、挡板、溜槽、喷浆机摩擦板等。

最新应用领域

前，超高分子量聚乙烯板材的应用范围越来越广泛，其种类也越来越多，我们如何对其进行鉴定区分呢?起源化工教您几招:

第一招:颜色区分，产品颜色均匀不成浑浊现象。

第二招:抗冲击法分。简单的操作就是用锤子用力敲击板材不会断裂。

第三招:抚摩法。用手抚摸我们的产品表面滑滑的无粗糙感。

超高分子量聚乙烯板材的最新应用领域:

一、饮料食品机械:利用耐磨性、耐冲击性、不粘结、卫生无毒性，制作工作板、输送、齿轮等。

二、造纸工业:真空箱面板、脱水板、刮板、密封条、切纸机轴套等。

三、水处理:污水处理厂的污泥刮板、螺旋输送机衬板、泥浆泵叶轮、泵轴套、澄清装置齿轮和沉淀池的衬板等。

四、医疗器械:人体植入物、人造关节、矫形外科器械和支架、外科手术器。

五、纺织机械:利用抗冲击性、耐磨性和自润滑性，如36齿轮、梭弹架机缓冲挡板、轴承衬瓦等。

六、汽车制造:超高分子量聚乙烯制品不仅能够减少零件数量，在降低噪声方面也起到了很好的作用。生产厂家应利用超高分子量聚乙烯制品成型的特点，尽量是多个零件一体化，减少数目，设法达到一次成型复杂零件的目的。汽车超高分子量聚乙烯的使用量每年呈增长趋势。