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。
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,耐化学腐蚀性、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,弯曲弹性模量600MPa,悬臂梁缺口冲击冲不断。磨耗量(MPC法)20mm。
UHMWPE有耐磨性,良好的耐低温冲击性、自润滑性、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。
生产加工
由于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300万以上原材料加以科学的配方,合理的工艺才能到产品。
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,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中加入的聚乙烯蜡、硬脂酸盐等助剂;
④UHMWPE中加入层状纳米硅酸盐,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*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
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好的,在国际上被称为“令人惊异的材料”。
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、体育等领域广泛应用,并开始进入船舶、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*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、以卫生安全性为主的应用
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、自润滑性和安全性制造各种齿轮、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)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。