超高分子量聚乙烯

一、简介

     超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。

其发展十分迅速，80年代以前，世界平均年增长率为8.5%，进入80年代以后，增长率高达15%～20%。而我国的平均年增长率在30%以上。2007-2009年中国逐步成为世界工程塑料工厂，超分子量聚乙烯产业发展更是十分迅速,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。

二、辨别方法

超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物，很难加工，并且具有超强的耐磨性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强，所以在辨别真假高分子聚乙烯时，一定要注意它的这几项特性，具体辨别方法如下：

    1.称重法则：真正的超高分子量聚乙烯产品的比重在0.93-0.95之间，密度较小，能浮于水面。如果不是纯正的聚乙烯材料，将会沉入水底。

     2.温度测量：纯正的超高分子量聚乙烯产品，在摄氏200度时是不会熔化的， 不会变形，但会变软。如果不是纯正的聚乙烯材料在摄氏200度时是会有变形的。

     3.目视方法：真正的超高分子量聚乙烯表面平整、均匀、光滑，乌黑发亮而且切面密度非常均匀，如果不是纯正的聚乙烯材料色泽暗淡而且密度不匀。

      4.边缘测试法：纯正的超高分子量聚乙烯翻边端面圆润、均匀、光滑，如果不是纯正的聚乙烯材料翻边端面有裂纹，且在加热后翻边时会出现掉渣现象。

三、成型加工

由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，已使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。                                                                

1．压制烧结  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。为了提高生产效率，可采用直接电加热法。

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

4．吹塑成型 

5．辊压成型

6．热处理

四、改性

性能

    与其它工程塑料相比，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）具有表面硬度和热变形温度低、弯曲强度以及蠕变性能较差等缺点。这是由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的分子结构和分子聚集形态造成的，可通过填充和交联的方法加以改善。

填充

    采用玻璃微珠、玻璃纤维、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二铝、二硫化钼、炭黑等对超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）进行填充改性，可使表面硬度、刚度、蠕变性、弯曲强度、热变形温度得以较好地改善。用偶联剂处理后，效果更加明显。如填充处理后的玻璃微珠，可使热变形温度提高30℃。

加工

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）树脂的分子链较长，易受剪切力作用发生断裂，或受热发生降解。因此，较低的加工温度，较短的加工时间和降低对它的剪切是非常必要的。

流动

   流动改进剂促进了长链分子的解缠，并在大分子之间起润滑作用，改变了大分子链间的能量传递，从而使得链段位移变得容易，改善了聚合物的流动性。

五．应用情况

  由于超高分子量聚乙烯有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。

      1.超高分子量聚乙烯可打造装煤、石灰、水泥、矿粉、盐、谷物等等粉状文件的拖斗、料仓、滑槽的衬里，因为它存在优良的自润滑性、不粘性，可使上述粉状文件对于储运设施不发生粘附景象，保障稳固保荐。

      2.超高分子量聚乙烯用来流砂等的液体保荐管道，与其他管道相比突出性能表现在：与竹管相比寿数提高18倍，利息降至1/25，与锦纶管相比寿数提高3倍，利息降至1/8。在保荐时，管内屏障比非金属管小25%，大大提高了保荐频率。

      3.在滑槽、铲斗和矿石舱室的内衬等范围，用传统非金属文件时，遇到寒冷潮湿天气，物品就会解冻在非金属上，而采纳高分子聚乙烯板材则决不会，从而 大大缩小了卸货成本。在散装车船的自卸漏子上内衬一层高分子聚乙烯板材后，匀称卸货工夫由本来的16～20h缩小到8h。

      4.在国防军需装备方面，由于其耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料，如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣、防刺衣、盾牌、降落伞等。

      5.在航天工程中，由于其轻质高强和抗冲击性能好，适用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构和浮标飞机等。同时也可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。

      6.在民用领域，制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，在自重下的断裂长度是钢绳的8倍，是芳纶的2倍。该绳索用于超级油轮、海洋操作平台、灯塔等的固定锚绳，解决了以往使用钢缆遇到的锈蚀和尼龙、聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解、紫外降解等引起缆绳强度降低和断裂，需经常进行更换的问题。

      7.在工业应用中，可用作耐压容器、传送带、过滤材料、汽车缓冲板等;建筑方面可以用作墙体、隔板结构等，用它作增强水泥复合材料可以改善水泥的韧度，提高其抗冲击性能。由于其具有优良的耐磨性、耐冲击性，它在机械制造行业中得到广泛应用，可制作各种齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴承、轴瓦、轴套、削轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉等机械零部件。

     8.在体育用品上已经制成安全帽、滑雪板、帆轮板、钓竿、球拍及自行车、滑翔板、超轻量飞机零部件等，其性能优于传统材料。

     9.在医学方面，用于牙托材料、医用移植物和整形缝合等领域，它的生物相容性和耐久性都较好，并具有高的稳定性，不会引起过敏，已作临床应用。还用于医用手套和其他医疗措施等方面。