超高分子量聚乙烯生产技术及新产品开发建议
超高分子量聚乙烯加工方式

超高分子量聚乙烯加工方式超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene, UHMWPE)是一种具有极高分子质量的聚合物材料。
由于其出色的耐磨性、化学稳定性和高强度等特点,UHMWPE在许多领域,如工程材料、生物医学和液晶显示器等方面都扮演着重要角色。
本文将从深度和广度两个方面,结合不同的加工方式,探讨超高分子量聚乙烯的制备过程和应用领域。
一、超高分子量聚乙烯的制备(1)直接压制法:超高分子量聚乙烯最常用的制备方法之一是直接压制法。
该方法将预聚合物颗粒通过熔融挤出和压制的方式制备成片状或棒状材料。
这种方法具有操作简便、成本相对较低的特点,但由于纤维晶核的形成过程较为困难,在晶体结构上存在着一定的缺陷。
(2)注射成型法:注射成型法是另一种常见的超高分子量聚乙烯制备方法。
它通过将预先制备好的UHMWPE颗粒加热熔融后注射到模具中,加压冷却成型。
这种方法可以制备出复杂形状的产品,并且在成型过程中可以通过控制温度和压力等参数来调节材料的性能。
(3)环状浸渍法:环状浸渍法是一种相对较新的超高分子量聚乙烯制备方法。
它通过将聚合前体溶液浸入冷却液中,形成环状晶体。
然后通过复合、分离和后处理等步骤,制备出超高分子量聚乙烯材料。
这种方法制备的UHMWPE材料具有更高的分子量和更好的损伤耐受性,但制备过程相对复杂。
二、超高分子量聚乙烯的应用领域超高分子量聚乙烯由于其独特的性能,在多个领域得到了广泛的应用。
(1)工程材料:超高分子量聚乙烯在工程材料领域具有出色的耐磨性和化学稳定性。
它可以用于制造输送设备的零部件、轴承、导轨等耐磨件,同时还可应用于船舶零部件、冶金设备和采矿行业等领域。
(2)生物医学:由于超高分子量聚乙烯具有较好的生物相容性和生物降解性,它在生物医学领域被广泛应用于人工关节、骨科器械和医用缝线等方面。
其材料的低摩擦系数和高强度也使其成为人工心脏瓣膜和血管支架等重要医疗器械的理想选择。
超高分子量聚乙烯的开发和应用

超高分子量聚乙烯的开发和应用简介超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种高分子材料,其分子量可达到数百万,拥有极高的强度、韧性和耐磨性。
UHMWPE的广泛应用,使其成为现代化工产业必备的工程材料之一。
本文将介绍UHMWPE的开发历程、应用领域以及未来研究方向。
历史UHMWPE的历史可以追溯到20世纪50年代初期,当时,一些科学家开始尝试合成高分子材料以替代传统材料如金属、玻璃和陶瓷。
1954年,意大利研究团队首次将ethylene polymerization制成的UHMWPE纤维作为替代材料用于制造复合装甲板。
1962年,杜邦公司首次试制出UHMWPE的三维结构,用于制造运输装备的零部件。
历经多年的发展,UHMWPE不仅应用于工程领域如汽车工业、机械工业和航空航天工业等,同时也广泛应用于生物医学领域,如体外和体内植入器械、假肢和医疗器械等。
特性UHMWPE具有许多优越的特性,使其被广泛应用。
其中包括:高强度UHMWPE具有极高的强度。
其强度比钢高5倍,比普通聚乙烯高10到100倍。
UHMWPE具有极高的耐磨性,对各种材料的摩擦具有良好的抗性。
韧性UHMWPE具有很好的韧性,即使弯曲、压缩或撕裂,也能够恢复原状。
耐化学性UHMWPE对酸、碱、溶剂和其他化学物质具有良好的抵抗力。
耐高温性UHMWPE具有良好的耐高温性,在高温条件下仍能保持其优越的性能。
应用领域航空航天工业在航空航天工业中,UHMWPE应用于飞行器的减震器、导向轮、拉线和降落伞等。
机械工业在机械工业中,UHMWPE被广泛应用于制造轴承、齿轮、导轨和电子元件等。
在汽车工业中,UHMWPE应用于制造行车部件,如刹车系统、离合器齿轮和轮胎等。
生物医学领域在生物医学领域中,由于UHMWPE具有良好的生物相容性、耐磨性、耐热性和抗菌性等特性,使其在假肢、人造血管、人工心脏瓣膜等医疗器械中得到广泛应用。
纤维制造业UHMWPE纤维的力学性质和结构稳定性,使其成为抗弹药、射爆、电热等方向的研究热点。
超高分子量聚乙烯纤维 生产工艺

超高分子量聚乙烯纤维(Ultra-high molecular weight polyethylene fiber,UHMWPE)是一种具有极高分子量和极高强度的聚合物纤维,具有优异的耐磨性、抗冲击性和化学稳定性,被广泛应用于防弹衣、船舶绳索、挡板等领域。
其制备工艺包括高分子合成、纺丝、拉伸、热处理等多个步骤,每个步骤都对最终产品的性能有着重要影响。
本文将对超高分子量聚乙烯纤维的生产工艺进行详细介绍,以期为相关领域的科研工作者和生产从业人员提供参考。
一、高分子合成1. 原料选择超高分子量聚乙烯的合成首先需要选择合适的乙烯单体,通常采用乙烯气相聚合工艺,从乙烯裂解制备乙烯单体,并对其进行高压重聚合反应。
2. 聚合反应聚合反应是决定聚合物分子量的关键步骤,通过调控压力、温度、催化剂种类等条件,可以控制聚合物分子量的分布和平均分子量。
3. 分子量调控超高分子量聚乙烯的聚合反应需要特别注意分子量的调控,通常采用添加少量氧化剂或控制温度降低分子量。
二、纺丝1. 溶液制备将高分子量聚乙烯溶解于特定溶剂中,通常采用烷烃类溶剂如正癸烷或苯、甲苯等。
2. 纺丝设备选择适当的纺丝设备,通常采用旋转式纺丝或者湿法纺丝工艺,辅以高压气体喷射,来制备具有纳米级结晶的纤维。
三、拉伸1. 变形温度将纺丝得到的初纤维加热到高温,使其变软化,然后进行拉伸,使其分子链得到定向排列,提高纤维的拉伸强度。
2. 拉伸倍数通过控制拉伸倍数,可以调控纤维的性能,如强度和模量等。
四、热处理1. 结晶行为超高分子量聚乙烯纤维在热处理过程中会发生结晶,通过控制热处理温度和时间,可以调控纤维的结晶度和晶体尺寸。
2. 力学性能热处理对纤维的力学性能有显著影响,适当的热处理能够提高纤维的抗拉强度和模量。
以上就是超高分子量聚乙烯纤维的生产工艺的简要介绍,生产超高分子量聚乙烯纤维是一个相对复杂的过程,需要科学合理地设计每个环节的工艺参数,以获得优异的产品性能。
超高分子量聚乙烯的合成与加工

超高分子量聚乙烯的合成与加工超高分子量聚乙烯(Ultra-high-molecular-weight polyethylene,简称UHMWPE)是目前一种较为新型的物质,具有较为特殊的材料性能,在很多领域都有广泛的应用。
下文将介绍UHMWPE的合成原理、加工技术及应用情况等内容。
一、UHMWPE的合成原理UHMWPE是一种由乙烯单体经过聚合反应合成的聚合物,具有极高的分子量和相应的分子量分布。
UHMWPE的制备方法一般采用高压聚合法或自由基聚合法,其中高压聚合法是UHMWPE 最主要的合成方法。
高压聚合法是指在高温、高压条件下,将乙烯单体经过长时间的聚合反应,形成UHMWPE颗粒。
该方法的优点在于可以保证聚合物颗粒的相对分子质量较高,达到数百万甚至上千万,从而具有很好的力学性能和耐磨性。
二、UHMWPE的加工技术与普通的聚合物相比,UHMWPE材料具有非常高的分子量和非常高的晶格度,所以通常需要采用特殊的加工技术才能加工成具有实际应用价值的制品。
下面将介绍UHMWPE的常用加工技术。
1、挤出法UHMWPE的挤出加工技术已经比较成熟,通常采用高温高压的条件下,通过挤压装置将UHMWPE原料挤出成型。
挤出法具有高效、精度高、加工周期短等优点,可以制备出不同形状的零部件或管道等制品。
2、压模法压模法是指将热塑性材料加热到软化点,压缩成固态颗粒状,然后通过高压成型将颗粒压制成所需形状。
与挤出法相比,压模法在大件生产和挤出难度较大的情况下具有优势,可以生产出不同形状的大型零部件和管道。
3、注塑法注塑法是一种将热塑性材料加热到熔化状态,然后注入模具中,使其在模具中冷却,形成所需产品形状的加工技术。
相对于挤出法和压模法来说,注塑法不依赖于材料的形状和尺寸,适用于小型零部件和复杂形状的制品。
三、UHMWPE的应用情况由于UHMWPE的优异性能,它在很多领域都有着广泛的应用。
下面将介绍UHMWPE在医疗、航空航天、体育器材和化学工业等方面的应用情况。
超高分子量聚乙烯纤(UHMWPE)开发生产方案(一)

超高分子量聚乙烯纤(UHMWPE)开发生产方案一、实施背景随着科技的飞速发展,材料科学领域也在不断探索和突破。
作为一种高性能材料,超高分子量聚乙烯纤(UHMWPE)在国防、航空航天、医疗、体育器材等领域具有广泛的应用前景。
然而,当前我国UHMWPE的生产能力和质量水平相对较低,大量依赖进口。
因此,开展UHMWPE开发生产的研究,对于提升我国材料领域的技术水平和自给能力,具有重要的战略意义。
二、工作原理UHMWPE是一种线性结构的聚合物,其分子量高达几百万甚至上千万。
由于其分子量的极高,UHMWPE具有优异的力学性能、化学稳定性和耐磨性。
在生产过程中,首先通过乙烯的聚合反应生成预聚物,再经过链延伸和分子量调整,最后经过纺丝、拉伸和热处理等工序,得到UHMWPE纤维。
三、实施计划步骤1.开展市场调研和需求分析,明确UHMWPE纤维的应用领域和市场定位。
2.进行技术预研,掌握UHMWPE合成和纺丝的关键技术。
3.与相关企业合作,共同开展UHMWPE的生产工艺研究和设备设计。
4.建设生产线,进行中试生产,优化生产工艺参数。
5.根据市场反馈,进行产品性能改进和规模化生产。
四、适用范围UHMWPE纤维具有优异的性能,适用于以下领域:1.国防军工:用于制造防弹衣、降落伞等高性能纺织品。
2.航空航天:用于制造飞机结构件、卫星支架等。
3.医疗领域:用于制造医用缝合线、人工关节等医疗器械。
4.体育器材:用于制造高档滑雪板、高尔夫球杆等体育用品。
五、创新要点1.研究开发高效合成UHMWPE的催化剂和聚合工艺,提高生产效率和产品质量。
2.优化纺丝和热处理工艺,提高纤维的力学性能和稳定性。
3.研究开发新型的UHMWPE加工设备,实现自动化和连续化生产。
4.将互联网+技术应用于生产过程中,实现生产过程的智能化控制和优化。
六、预期效果通过本项目的实施,预期能够达到以下效果:1.提高我国UHMWPE的生产能力和产品质量,满足国内市场需求。
超高分子量聚乙烯的制备与应用研究

超高分子量聚乙烯的制备与应用研究超高分子量聚乙烯(Ultra high molecular weight polyethylene,简称UHMWPE)是一种具有极高分子量的聚乙烯材料。
它的分子量通常高达100万或以上,因此具有非常好的物理性质和化学稳定性。
近年来,它得到越来越广泛的应用,尤其是在医疗健康领域。
在这篇文章中,我们将讨论UHMWPE的制备方法和应用研究进展。
一、UHMWPE的制备UHMWPE是一种高分子材料,由于其分子量非常高,通常需要采用特殊的制备方法。
目前的制备方法主要有两种:GUR法和拉伸扭转法。
1. GUR法GUR法是通过化学聚合反应将聚乙烯分子聚合成UHMWPE。
首先,在高温、高压、氢气催化下,将聚乙烯聚合成高分子量的聚乙烯预聚物。
接着,使用特殊的物理处理方法将预聚物转化为UHMWPE。
GUR法制备的UHMWPE具有极高的分子量和材料的稳定性。
但相对于其他制备方法,生产成本较高。
因此,它通常被用于高端应用领域。
2. 拉伸扭转法拉伸扭转法,顾名思义,是通过在高压、低温的条件下使用高速旋转的环形器,在聚乙烯分子中形成了链的双螺旋结构。
这种结构使得UHMWPE聚合物的分子量特别高,能够达到100万以上。
和GUR法相比,拉伸扭转法的制备成本较低,且适用于批量生产。
它是制备UHMWPE的常见方法之一,被广泛应用于各种场合。
二、UHMWPE的应用1. 医疗领域UHMWPE在医疗领域中的应用主要是作为关节置换术中使用的材料。
人工关节置换术是一种常见的手术,可以帮助骨科患者恢复正常的运动功能。
作为人工关节的配件,UHMWPE材料不仅具有高度的生物相容性和良好的耐磨性和耐腐蚀性,还解决了由于金属或其他材料接触引起的损伤、腐蚀和热分解问题。
2. 航空航天领域UHMWPE材料在航空航天领域也有广泛应用,可以用于制造轻量化的部件、结构件和零部件。
航空航天领域对广泛的材料要求较高,需要具有高强度、高耐磨、高温、耐久等特点。
超高分子量聚乙烯的制备与应用

超高分子量聚乙烯的制备与应用超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)是一种高性能工程塑料,具有优异的力学性能、耐磨性、抗切割性、化学稳定性、耐低温性和生物相容性等优良特性,广泛应用于医疗器械、高压管道、抗风电塔、板材、轮毂等领域。
本文将介绍超高分子量聚乙烯的制备工艺与应用现状。
1. 制备工艺超高分子量聚乙烯的制备工艺是高分子化学领域的重要研究领域之一。
目前,主要有几种制备工艺:单体聚合法、离子催化法、注塑成型法和剪切流加工法。
其中,剪切流加工法是一种相对新的制备工艺,具有制备工艺简单、生产效率高、产品尺寸大、涂层均匀等优点,被广泛应用于实际生产中。
剪切流加工法是通过高分子化学和加工工艺相结合的方法来制备超高分子量聚乙烯的。
具体流程为:首先,在高分子聚合物量小的状态下,将聚乙烯单体加入反应器中,在催化剂的作用下进行聚合反应。
随着聚合度的不断增加,聚合物分子量逐渐变大,至最终达到超高分子量聚乙烯的制备目标。
随后,将制备得到的聚乙烯高分子物质加入注塑成型机中,通过控制剪切流和压力来实现高分子物质的变形成型。
最终,通过热处理等后处理工艺,可获得具有优良性能的超高分子量聚乙烯制品。
2. 应用现状超高分子量聚乙烯具有丰富的应用领域,涉及到医疗器械、工业制品、建筑装饰、运动设备等多个领域。
本节将分别介绍超高分子量聚乙烯在不同领域的应用现状。
2.1 医疗器械领域由于超高分子量聚乙烯具有生物相容性和良好的生物适应性,因此被广泛应用于医疗器械的制造中。
在体外器官、人工骨头、人工血管、关节置换、膝关节置换等领域都有广泛的应用。
超高分子量聚乙烯制成的体内植入物,具有抗磨损、耐高压缩性和结构稳定的特点,可以更好地模拟人体器官的形态,有效减少人工植入物的排异反应。
2.2 工业制品领域超高分子量聚乙烯的高强度、耐磨性和化学稳定性被广泛应用于工业制品领域。
超高分子量聚乙烯的生产技术和运用研究

超高分子量聚乙烯的生产技术和运用研究摘要:众所周知,专业工作人员多年来从未停止过对超高分子量聚乙烯的研究。
超高分子量聚乙烯最大的特点就是抗冲击性能强、耐化学腐蚀性能高等,所以在多个领域当中得到重视与应用,例如:工业、农业、人们日常生活、建筑等领域。
因此,本篇文章主要对超高分子量聚乙烯的生产技术及应用进行认真分析,希望能够在帮助超高分子量聚乙烯更好发展等多个方面起到一些参考。
关键词:超高分子量聚乙烯;生产技术;应用;经过认真分析和了解之后发现,超高分子量聚乙烯是现如今世界上面消耗量最大的塑料,伴随时间的不断推移,相关技术愈发成熟。
超高分子量聚乙烯生产能力在不断提高,使得产品性能以及生产技术加快发展的速度。
在薄膜、建材、管道等多个领域当中全部得到广泛的应用。
基于此,本文下面主要对超高分子量聚乙烯的生产技术以及应用展开探讨。
1、概况什么是超高分子量聚乙烯?主要指的就是分子量在150万以上的聚乙烯产品,是一种新型的热塑型工业塑料。
分子结构与普通的聚乙烯之间有许多相同的地方,但是也有一定的差异,即:超高分子量聚乙烯耐磨性高,还有耐低温、耐腐蚀等特点,将其加入到零下269~80摄氏度的条件之下,超高分子量聚乙烯不会受到温度因素所带来的影响,所以人们又将其称之为“令人称奇”的工程塑料。
2、超高分子量聚乙烯材料性能据了解,超高分子量聚乙烯材料性能很多,主要包括以下几个方面。
其一:较好的耐磨性。
将超高分子量聚乙烯的耐磨性与钢相比较,发现超高分子量聚乙烯材料在工程塑料行列当中,其摩擦系数最小。
其二:抗冲击能力强。
超高分子量聚乙烯的抗冲击性和吸收冲击能的特点很强,冲击强度是尼龙的2倍、也是聚氯乙烯的20倍。
其三:柔韧性好。
伸长率可以达到350%,而一般的钢筋断裂伸长率只能够达到30% 。
其四:耐腐蚀性强。
超高分子量聚乙烯为饱和分子团,结构化学极为稳定。
所以将其加入到航海事业当中去,可以发挥出不可替代的作用[1]。
3、超高分子量聚乙烯的生产技术超高分子量聚乙烯现如今的生产,大多都会应用其格勒型高效催化剂的低压淤浆法,展开相关生产。
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超高分子量聚乙烯生产技术及新产品开发建议目录1前言 (1)2 UHMWPE分子量及其分布测试方法 (2)2.1分子量测试方法 (2)2.2分子量分布测试方法 (4)2.2.1 GPC法 (4)2.2.2高温GPC法 (4)2.2.3弛豫时间谱法 (4)3国内外UHMWPE开发现状 (5)3.1国外UHMWPE树脂的生产状况 (5)3.1.1美国Ticona公司 (6)3.1.2巴西Braskem公司 (11)3.1.3荷兰DSM公司 (11)3.1.4日本三井化学公司 (12)3.1.5日本三菱化学公司 (14)3.1.6瑞士Quadrant公司 (15)3.2国外UHMWPE制品生产厂家 (18)3.2.1 UHMWPE板材、异型材、管材主要厂家 (18)3.2.2 UHMWPE薄膜主要生产厂家 (19)3.2.3 UHMWPE纤维主要厂家 (21)3.2.4 UHMWPE蓄电池隔板主要厂家 (22)3.3国内UHMWPE树脂的生产状况 (22)3.4国内UHMWPE制品生产厂家 (25)3.4.1 UHMWPE板材、棒材、异型材主要生产厂家 (27)3.4.2 UHMWPE管材主要生产厂家 (28)3.4.3 UHMWPE纤维主要生产厂家 (29)3.4.4 UHMWPE蓄电池隔板主要生产厂家 (31)3.4.5国内 UHMWPE薄膜主要生产厂家 (32)4 UHMWPE催化剂进展 (32)4.1 Ziegler-Natta催化剂及其制备方法 (33)4.2国外UHMWPE催化剂研究进展 (34)4.2.1美国Ticona公司 (35)4.2.2巴西Braskem公司 (36)4.2.3日本三井化学公司 (37)4.2.4日本三菱化学公司 (44)4.2.5日本石油公司 (45)4.2.6日本旭化成公司 (47)4.2.7三星综合化学株式会社 (47)4.3国内UHMWPE催化剂研究进展 (47)5新产品开发建议 (50)参考文献 (51)1 前言超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指分子量比普通聚乙烯高10倍以上的聚乙烯。
在国际标准ISO-11542第一节中,将测试条件为温度190℃、压力21.6 kg/cm2时所得熔体流动速率(MFR)小于0.1 g/10 min的聚乙烯归类为UHMWPE。
根据ASTM标准定义,UHMWPE的重均分子量MW 大于300万。
一般根据特性粘度IV来分类,IV为20dl/g,其分子量MW大约为300万;IV为30dl/g则表示MW为600万。
目前分子量在400-500万的UHMWPE市场容量最大[1]。
UHMWPE虽然属于聚乙烯家族,但因其分子量太高而具有和普通聚乙烯完全不同的性能,所以有人也把UHMWPE划分为工程塑料。
它的开发成功被普遍认为是20世纪十大科技成果之一。
更长分子链(更高的分子量)赋予了UHMWPE的主要优势在于韧性、耐磨性和抗应力开裂性。
由于它是聚乙烯的一种,UHMWPE也具有润滑性、耐化学性和通用HDPE 的优良电性能。
其抗冲击性强,在低温下仍有很好的抗冲击性能,耐磨强度较尼龙高3-5倍。
拉伸强度约为普通HDPE的1.5-2倍。
UHMWPE可以取代碳钢、不锈钢、青铜等,用于纺织、造纸、食品机械、运输、陶瓷、煤炭等领域。
UHMWPE是生理惰性材料,可用于药物、食品、肉、家禽及纯水接触的场所。
它的主要特性包括:◎杰出的抗磨损性◎所有塑料中最高的抗冲击强度◎低摩擦系数◎无黏着,自润滑表面◎优良的抗化学腐蚀性◎零吸水率◎杰出的超低温性能◎良好的抗断裂应力性能◎良好的能量吸收和音量阻尼UHMWPE一般采用浆液聚合法生产,加工过程要求特别高的纯净度,乙烯单体杂质控制在百万分之几。
产品为白色粉末,颗粒大小与食盐相近。
通常UHMWPE无需添加剂,并可不需稳定剂进行烧结和煅制。
在加工条件下,如在200℃温度下保压若干小时和0.5吨/平方英寸或更高的压力条件下,UHMWPE可固化成块状、板材或简单挤塑。
抗紫外线性或延长耐高温性可通过添加UV稳定剂或抗氧剂实现。
某些品级UHMWPE含添加剂,应用于特殊场合。
2 UHMWPE分子量及其分布测试方法UHMWPE最独特的两个性能就是它的超强抗磨损性和冲击强度。
抗磨损性能直接得益于它的超高分子量,并且抗磨损性随分子量增加而增加。
按ISO1628-3随着分子量从5×106增加到10×106,抗磨损性能大约增加30%。
冲击强度受UHMWPE的分子量和结晶度影响。
在同一结晶度下,UHMWPE的冲击强度随着分子量的增加而稍降低。
然而,在其超高分子量的范围内,UHMWPE总具有超凡的冲击强度,通常比HDPE高三倍多[2],UHMWPE 与其它材料的冲击强度对比见图1。
图1 UHMWPE与其它材料的冲击强度对比如上所述,UHMWPE独特的性能是直接由它的分子量所决定的,但其分子量的精确测量一直是UHMWPE学术领域的研究重点。
UHMWPE的分子量会因为其计算方法的不同而显著不同。
这使得用户以分子量作为单一依据来判断UHMWPE性能时遇到极大困扰。
2.1分子量测试方法-,因此,一个具有4×106分子量的高分子量聚合物的 UHMWPE的基本化学单位是-CH2长分子链就含有285×103个碳原子。
然而,由于UHMWPE的超长分子链,使它不溶于绝大多数的溶剂,不宜采用尺寸排阻色谱法(SEC)来测定它的分子量。
再者,由于UHMWPE 的熔粘性,也不能用MFR测量其分子量。
目前,对UHMWPE的分子量特性的测量主要有两个不同方法[3],即稀薄溶液粘度测量法和拉伸应力测量法;并有三种不同的测试标准广为世界各地所接受并采用。
上述两种方法、三种不同的计算标准见表1。
表1 UHMWPE分子量的测试标准稀薄溶液粘度测量法:ISO1628-3和ASTM D4020都运用了稀薄溶液粘度(RSV)。
以RSV的外延来确定的稀释度RSV求出固有粘度(IV)。
UHMWPE粉的平均分子量以IV值为计算基础。
然而,两种标准用于以下不同的分子量计算方程式:=5.37×(IV)1.37ASTM D4020: Mark-Houwink方程式: MWISO1628-3:MargoIies 方程式: M=5.37×(IV)1.49V采用相同IV值,上述方程式所得到的分子量的值不相同。
UHMWPE的IV值通常在16-29dl/g间,用不同方程式计算出的分子量有显著不同。
例如,就以29dl/g的粘度这一点来看,不同的计算法有±5百万的差距。
以ASTM4020为标准算出的分子量大约为3百万g/mol,相当于以ISO1628-3标准算出的分子量为5百万g/mol的UHMWPE性能,具体结果见表2。
表2不同计算标准分子量的结果对比除非用户十分明白分子量的计算方法,否则,以计算分子量为基准而对不同UHMWPE性能做比较是毫无意义的。
或者就以稀薄溶液粘度测量法直接获的IV值做比较,这将比另做计算后所得的分子量更来得准确。
拉伸应力测量法:拉伸应力测量法(又可称为流量值/ZST)提供了另一种表征有关树脂的名义分子量的测定方法。
由于单一分子量可由稀薄溶液粘度测量法测出,而且没有特别规定的计算方法,因此不能向用户精确、量化地解释UHMWPE的性能,最近,UHMWPE 业越来越多地使用拉伸应力测试法。
其程序为:把具有不同重量的测试件悬吊在硅钵中加热到150℃。
再加载测试,使样件承受拉伸应力,至伸长率达600%。
从对数外延点,拉伸应力相当于10分钟内拉伸率达到600%时的应力。
不同级别UHMWPE的拉伸应力值从0.1MPa到>0.7MPa不等。
因此拉伸应力的值通常被直接用于UHMWPE性能的定量分析,它还可以用作分子量的统计修正。
这种方法使半成品制造商根据材料的工艺性能,并针对特殊工艺方法和性能的要求,对不同等级的UHMWPE做出适当选择。
2.2分子量分布测试方法对于UHMWPE,分子量分布是一个重要的指标,但其测量是个难点,目前主要有以下3种方法测量高分子量聚合物的分子量分布:GPC法、高温GPC法和弛豫时间谱法。
2.2.1 GPC法由于UHMWPE具有一定结晶度和支化度,因而在135℃或145℃条件下不易溶解在卤代苯中,但日本旭化成公司[4]采用150-CA LC/GPC设备(Waters Corporation),串联Shodex AT-807S(购自Showa Denko K. K.)和TSK-gel GMH-H16(购自Tosoh Corporation) 作为色谱柱,并且使用含有10ppmIRGANOX(Ciba Specialty Chemicals)的三氯苯作为溶剂,在140℃下测量UHMWPE的分子量分布,使用市售单分散聚苯乙烯作为参比材料以作出校正曲线。
荷兰DSM公司[5]采用采用150-CA LC/GPC设备(Waters Corporation),色谱柱采用GMHXL系列(购自Tosoh),在145℃下进行测量。
2.2.2高温GPC法嵇培军等[6]利用高温GPC对UHMWPE的相对分子质量及其分布做了详细地研究,建立了真实的聚乙烯(PE)校准曲线,比较了用真实校准曲线测定结果与其他校准方法测定结果间的差异。
试验证明,用真实校准曲线得到的UHMWPE相对分子质量及其分布结果更为准确;试验也考察了温度等因素对测定结果的影响。
2.2.3弛豫时间谱法由于GPC法只能分析可溶的聚合物,且灵敏性随分子量的增大而降低,有人提出一种分子量分布的方法[7],复数剪切模量是作为频率的一个函数来进行测量的,一个分析函数被拟合到该测量的复数剪切模量上或从该测量的复数剪切模量确定的主曲线上,并且由此计算该分子量分布。
该发明通过描述的以数字形式可供使用的起始数据G*(ω),即作为一个频率的函数的复数剪切模量或由此构成的主曲线由一个分析函数来描述。
这就能够有效地确定弛豫时间谱,并更有效地计算分子量的分布。
该方法以NR、NBR和HNBR 为例,并与GPC测量结果作了比较,测量UHMWPE分子量分布时可以借鉴。
3国内外UHMWPE开发现状UHMWPE于1958年由原西德Hoechst公司最早开发成功。
由于其极高的分子量,加工过程中即便是熔融以后,流动性也极差,不像通用聚乙烯熔融后成粘流态,而是成粘弹态,采用通用的聚乙烯加工设备时效率极低,导致生产成本极高,甚至根本无法加工,因此,前期生产发展较慢,1989年消费量为5万吨,1995年为6万吨,1997年为6万吨,其中,北美占56%,西欧占34%。
与北美及西欧良好的开发市场相比,UHMWPE在亚洲的消费量很小,仅占10% 。
UHMWPE树脂的发展同相应加工设备的发展紧密相连,随着新技术新工艺的不断出现,UHMWPE的加工工艺日趋先进,加工效率明显提高,加工成本逐渐降低,同时应用范围变大,市场容量进一步扩大,使得树脂的发展呈现较快的发展势头, 从地区消费情况来看,美洲的UHMWPE市场需求量最大,欧洲次之,亚洲的消费量较小,但近两年来,印度和中国的市场增长很快。