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UPE行业新闻

什么是超高分子量聚乙烯(UHMWPE,UPE,PE1000,ST000)

时间:2016年02月28日 信息来源:本站原创 点击: 加入收藏 】【 字体:

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)的缩写。这是现有的最优质的可应用于恶劣工作环境及多种用途的聚乙烯。在许多高难度的应用条件下适用性非常好。
超高分子量是这种聚合物与众不同的特质,其具有900至1000万的分子量,而高密度聚乙烯树脂只有3万至30 万。这种差别是保证超高分子量聚乙烯具备足够的强度,以达到其他低等聚合产品所不可能具备的耐磨损和抗冲击能力。
超高分子量聚乙烯的超高分子量的含义是它不会融化并向液体一样流动,因而加工方法由粉末金属技术衍生。传统的塑料加工技术,比如挤出、注塑成型、吹塑和热定型,无法应用于超高分子量聚乙烯。模压成型是应用于UHMWPE最常见的加工工艺。
   
聚乙烯(PE)分为三类:
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与0.940克/立方厘米之间 / 介于0.0334与0.0338磅/立方英寸之间)
高密度聚乙烯(大于0.940克/立方厘米 / 大于0.0338磅/立方英寸,分子量约为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)。这种产品是由两种使用催化剂的方法制造而成的:一种是齐格勒方法,这种方法中使用钛催化剂;另外一种是菲利普斯方法,这种方法使用铬氧催化剂。
这两种方法应用的技术包括在不同的压力下进行悬浮、溶解、气相和凝聚。在这些条件下,乙烯基分子通过阴离子聚合形成线状大分子。
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:
下表说明超高分子量聚乙烯的物理和电学特性:
  
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电性能

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)


为何应用超高分子量聚乙烯?
超高分子量聚乙烯的生产原材料是现有聚合物中最好的。正是由于这个原因,这种聚合物加工的部件更经久耐用,质量更好,这样的优良品质不仅仅体现在设备原装配件中,备用件的质量也获得一致好评。超高分子量聚乙烯帮助生产商节省了由于设备检修以及待料造成的停工,改良了设备运行,减少了润滑油的需量,并且取代了相应的钢质部件,从而节省了运行成本。


1、对冲击、摩擦、腐蚀和化学药品的抵抗力和耐久性:
这些主要特性使得超高分子量聚乙烯能够应用在十分广泛的领域。它具备非凡的抗冲击性能,甚至于在低温条件下这种优质特性也表现得特别好。


2、各部件的重量减轻:
因为超高分子量聚乙烯重力只有0.94,比水还要轻,而且只相当于钢的七分之一。从成本来看,每立方英寸的超高分子量聚乙烯只是钢的三分之一。所有这些,再加上长期维护费用的降低,都使得超高分子量聚乙烯更加经济实用。它更加易于加工因而更便宜,它的加工包括可打磨、可钻孔、可锯割等等,适用于很多用途。


3、耐磨损性能:
 超高分子量聚乙烯具备超强的抗冲击能力,这一特性使得它耐磨擦和磨损特性十分出色,而且对破裂应力具有较强的抵抗能力。它的耐磨损性能在所有热塑聚合物中是最好的。


4、滑动摩擦系数:
 超高分子量聚乙烯在滑动应用中优于钢材,原因在于它的摩擦系数非常低。它的高光滑度降低了热摩擦带来的损伤,而对于钢材来说热摩擦带来的损伤十分严重。超高分子量产品在应用中无需润滑油、维护更简便、设备的操作更加平稳低噪音,因而从实质上减少了在钢材应用中不可避免的损耗。


5、阻(静)音性能
因为超高分子量聚乙烯所具有的耐久性和耐磨擦耐冲击性,自润滑性,韧性优越,使得它比钢材具有更好的阻音性能,并且不易吸收液体。


6、电绝缘性能
由于超高分子量聚乙烯具有高电阻率这一特性,它的电绝缘性能非常好。


7、耐腐蚀性能
 超高分子量聚乙烯独一无二的特性使得它在许多条件下的耐磨应用效果很好,比如说抵抗其他物质的摩擦,以及环境因素(比如摄氏零下的低温、沙石)带来的磨损。


8、零水吸收性能
因为超高分子量聚乙烯的水吸收指标几乎为零,因此在水中应用的时候不会发生尺寸变化。另外,超高分子量聚乙烯无气孔而且不有机塑料添加剂,这些有效地防止了细菌的滋生。
  
UHMWPE模压成型的优势:

(1)原料的损失小,不会造成过多的损失(通常为制品质量的2%~5%)。

(2)制品的内应力很低,且翘曲变形也很小,机械性能较稳定。

(3)模腔的磨损很小,模具的维护费用较低。

(4)成型设备的造价较低,其模具结构较简单,制造费用通常比注塑模具或传递成型模具的低。

(5)可成型较大型平板状制品。模压所能成型的制品的尺寸仅由已有的模压机的合模力与模板尺寸所决定。

(6)制品的收缩率小且重复性较好。

(7)可在一给定的模板上放置模腔数量较多的模具,生产率高。

(9)可以适应自动加料与自动取出制品。

(10)生产效率高,便于实现专业化和自动化生产。

(11)产品尺寸精度高,重复性好。

(12)表面光洁,无需二次修饰。

(13)能一次成型结构复杂的制品。

(14)批量生产,价格相对低廉。

总结:超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMW-PE),是分子量300万-1000万的聚乙烯,链条导轨及零件常用900-1000万分子量级,以确保其耐磨性及寿命达到要求。
UHMW-PE特点为: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。
UHMW-PE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,目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。
UHMW-PE可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料用于纺织、造纸、食品机械、运输、医疗、煤矿、化工等部门 。如纺织工业上技梭器、打梭棒、齿轮、联结 、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后果等耐冲击磨损零件。造纸工业上做箱盖板、刮水板、压密部件、接头、传动机械的链条导轨、链条张紧器、密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等;运输工业上做粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。UHMW-PE可做各种机械的零部件,包括食品机械的齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承。化工中做泵、阀门、档板、滤板。医疗上,还可用于心脏瓣膜、短形外科零件,人工关节及节育植入体。体育上做滑冰地板、滚地球道、滑雪板、机动雪橇零件。UHMW-PE可以做高模量纤维,制造防弹衣、飞机座椅、海运、渔业用绳索等。

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(作者:佚名 编辑:admin)

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