超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及加工技术
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制备与应用研究

超高分子量聚乙烯的制备与应用研究一、超高分子量聚乙烯的制备方法超高分子量聚乙烯,简称UHMWPE,是一种分子量高达数百万的高分子材料。
目前常用的制备方法主要有以下几种:1.溶液聚合法该方法通过将乙烯溶解在反应溶液中,经过引发剂引发聚合反应得到UHMWPE。
该方法的优点是对反应条件较为宽松,但难以得到高分子量的聚合物。
2.固态加工法该方法是将乙烯通过高压聚合法制备出UHMWPE颗粒,经过热挤压、注塑等固态加工过程制备成所需的UHMWPE制品。
该方法的优点是制品性能稳定,且能够制备超过1000万的大分子量。
3.杂化聚合法该方法是将溶液聚合法和固态加工法相结合,通过引入苯环单体等杂化剂,使聚合反应更为充分,制备出较高分子量的UHMWPE。
二、超高分子量聚乙烯的应用由于UHMWPE具有极高的分子量和热稳定性,以及优异的力学性能和生物相容性,因此在众多领域有着广泛的应用。
1.医疗领域UHMWPE在医疗领域中用于制备关节假体和人工心脏瓣膜等医疗器材,其高分子量和生物相容性能够满足这些器材的高要求。
2.工业领域UHMWPE在工业领域中主要应用于输送机械、轻工机械、造纸机械等设备的轴承、轮套、拉杆、齿轮等零部件中,以提高机械零件的耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳性。
3.防护领域UHMWPE在防护领域应用广泛,如制备高强度的防刺防割服装、防护盾、防弹装备等,其超高的分子量和良好的力学性能能够有效保护人身安全。
4.航空航天领域UHMWPE在航空航天领域中用于制备高速飞机的结构材料、降落伞、太空服等,其超高分子量和热稳定性能够满足极端环境下的工作要求。
5.汽车工程领域UHMWPE在汽车工程领域中用于制备制动片、导向轮、变速器齿轮等汽车零部件,以提高汽车的耐磨性、降低噪音等级、延长使用寿命。
三、超高分子量聚乙烯的未来发展趋势目前,国内外对UHMWPE的制备、性能以及应用等方面都深入研究,为其在更多领域中的应用打下了坚实基础。
未来,随着技术的不断发展和材料需求的提高,UHMWPE的研究方向将主要集中在以下几个方面:1.分子结构精细化设计为了进一步提高UHMWPE的力学性能、热稳定性以及生物相容性等方面的性能,需要对其分子结构进行逐步精细化设计,通过各种方法将其性能提高到更高的水平。
超高分子量聚乙烯的特性及应用进展

超高分子量聚乙烯的特性及应用进展一、本文概述超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种独特的高分子材料,以其优异的物理性能和广泛的应用领域而备受关注。
本文旨在全面概述超高分子量聚乙烯的基本特性,包括其分子结构、力学行为、热稳定性等方面,同时深入探讨其在多个领域的应用进展,如耐磨材料、航空航天、医疗器械等。
通过对现有文献的综述和分析,本文旨在为研究者和工程师提供有关超高分子量聚乙烯的最新信息,以推动该材料在未来科技和工业领域的发展。
本文将介绍超高分子量聚乙烯的基本结构和性质,包括其分子链长度、结晶度、热稳定性等关键参数,以及这些参数如何影响其宏观性能。
随后,将重点关注UHMWPE在不同应用领域的最新进展,特别是在耐磨材料、航空航天、医疗器械等领域的创新应用。
还将讨论UHMWPE在环保和可持续发展方面的潜力,例如作为可回收材料或生物相容材料的使用。
本文将对超高分子量聚乙烯的未来发展趋势进行展望,包括新材料设计、加工技术改进、应用领域拓展等方面。
通过总结现有研究成果和挑战,本文旨在为相关领域的研究者和工程师提供有价值的参考和指导,以促进超高分子量聚乙烯在科技和工业领域的进一步发展。
二、UHMWPE的基本特性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种线性聚合物,其分子量通常超过一百万,赋予了其许多独特的物理和化学特性。
UHMWPE具有极高的抗拉伸强度,其强度甚至可以与钢材相媲美,而其密度却远远低于钢材,这使得它成为一种理想的轻量化材料。
UHMWPE的耐磨性极佳,其耐磨性比一般的金属和塑料都要好,因此在许多需要耐磨的场合,如滑动、摩擦等,UHMWPE都有很好的应用前景。
UHMWPE还具有优良的抗冲击性、自润滑性、耐化学腐蚀性以及良好的生物相容性等特点。
这使得它在许多领域都有广泛的应用,包括但不限于工程、机械、化工、医疗、体育等领域。
特别是在工程领域,UHMWPE的轻量化、高强度、耐磨等特点使得它在制造重载耐磨零件、桥梁缆绳、船舶缆绳等方面有着独特的优势。
超高分子量聚乙烯在汽车工业中的应用案例分析

超高分子量聚乙烯在汽车工业中的应用案例分析超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,简称UHMWPE)是一种具有出色性能和广泛应用领域的高分子材料。
在汽车工业中,UHMWPE的应用范围不断扩大,其独特的特性使其成为汽车部件制造的理想选择。
本文将通过分析几个实际案例,探讨UHMWPE在汽车工业中的应用及其优势。
1. 减少磨损和摩擦UHMWPE因其极高的分子量和低摩擦系数,被广泛应用于汽车制动系统。
例如,UHMWPE可以用于制造刹车衬片,其良好的耐磨性和低摩擦系数能够减少制动系统的磨损和噪音。
实际案例表明,采用UHMWPE制造的刹车衬片能够显著提高制动性能,并延长整个制动系统的使用寿命。
2. 提高碰撞安全性能UHMWPE还可以在汽车车身和保险杠等部件中起到缓冲和吸能的作用。
由于其出色的抗冲击性能和高吸能能力,UHMWPE能够减少碰撞时对车身的冲击力,提高汽车的碰撞安全性能。
一些汽车制造商已经采用UHMWPE制造车身结构件,以增强车身的强度和安全性。
3. 减轻重量相较于传统的金属材料,UHMWPE具有极低的密度,因此可以用于制造轻量化的汽车零部件。
例如,UHMWPE可以制作轻便的零件,如汽车内饰件、门板等。
这不仅有助于减轻汽车整体重量,提高燃油效率,还可以减少环境污染。
4. 延长使用寿命由于UHMWPE具有出色的耐用性和耐腐蚀性,因此能够延长汽车零部件的使用寿命。
例如,采用UHMWPE制造的传动系统零件可以减少磨损和摩擦,从而降低维护和更换的频率,并提高整体使用寿命。
此外,UHMWPE还能够抵抗化学物质和恶劣的工作环境,使其在汽车工业中越来越受到青睐。
总结起来,UHMWPE在汽车工业中的应用案例分析表明,其在制动系统、车身结构、轻量化和延长使用寿命等方面具有明显优势。
强大的耐磨性、低摩擦系数、高抗冲击性能和耐腐蚀性使得UHMWPE成为理想的汽车部件材料。
超高分子量聚乙烯的应用

超高分子量聚乙烯的应用
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有多种优异性能,因此在多个领域中都有广泛的应用。
以下是一些UHMWPE的主要应用领域:
纺织和造纸工业:UHMWPE用于制造纺织机械中的投梭棒、打梭棒、齿轮、连接器、扫花杆、缓冲块、偏心块等耐冲击磨损的零件。
在造纸工业中,它被用作真空箱面板、脱水板、刮板、密封条、切纸机轴套等。
运输和机械行业:在运输行业中,UHMWPE被用于制造粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里,以及车厢衬里、倒车防撞板等耐磨部件。
在机械行业中,它被用作各种机械的零部件,如泵、阀门、档板、滤板等。
医疗领域:UHMWPE的生理相容性和耐腐蚀性使其在医疗领域有广泛应用,如用于制造心脏瓣膜、短形外科零件、人工关节及节育植入体等。
防护用品:由于UHMWPE具有优异的抗冲击性能和能量吸收能力,它被广泛应用于防弹衣、头盔、防弹装甲等防护材料的制造。
此外,UHMWPE纤维的防护织物还用于防切割、防刺、防链齿等领域,如手套、击剑套服等。
体育器材:UHMWPE还用于制造滑冰地板、滚地球道、滑雪板、机动雪橇零件等体育器材,以及用于制造核电站遮盖板等耐辐射的部
件。
总的来说,超高分子量聚乙烯的应用范围非常广泛,几乎涵盖了所有需要耐磨、耐冲击、耐腐蚀等性能的领域。
超高分子量聚乙烯在医疗器械中的应用

超高分子量聚乙烯在医疗器械中的应用近年来,超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,简称UHMWPE)作为一种优良材料,被广泛应用于医疗器械领域。
UHMWPE在医疗器械中的应用领域主要包括关节置换、锁骨夹板、手术刀、人工心脏瓣膜等领域。
一、超高分子量聚乙烯简介超高分子量聚乙烯是一种独特的聚合物材料,由乙烯单体聚合而成,具有极高的分子量和极低的熔点。
其分子量通常在100万-500万之间,是普通聚乙烯的几十倍以上。
UHMWPE具有优异的力学性能,特别是其高韧性和低摩擦系数,正是由于这些特性,它成为医疗器械领域的一种重要材料。
二、UHMWPE在关节置换中的应用人体的关节由骨头、软骨、关节盘、韧带和滑囊等各种组织构成,这些组织协同工作,使关节能平稳地运动。
但随着人体老化、骨质疏松等因素的影响,关节会失去原有的功能,严重影响患者的生活质量。
关节置换就是通过手术将患者的损坏关节移除并更换上人工关节,以恢复患者的正常运动功能。
UHMWPE常用于人工髋关节、人工膝关节等关节置换的部件制造。
在髋关节置换中,UHMWPE通常制成膝盖关节面的球窝嵌合件(Acetabular Cup),该部件必须满足生物相容性高、磨损率低、强度足够的要求。
UHMWPE在这一领域广泛使用的原因在于,它不仅具有良好的生物相容性,还具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性,可以较好地模拟真正的关节。
三、UHMWPE在手术刀中的应用手术刀是医疗器械领域中极其重要的一类工具。
传统的手术刀主要由金属材料制成,但随着医学技术的提高,患者对手术品质和手术安全要求越来越高,金属手术刀造成的病人伤口切口不够平滑,容易引起感染,磨损较快,产生了磨屑,容易污染手术区域。
而使用UHMWPE制成的手术刀,可以有效地解决这些问题。
由于UHMWPE的磨损性低,因此制成的手术刀具有较长的使用寿命。
另外,它的非粘性和抗菌性能也有助于减少细菌的附着,更容易清洁。
超高分子量聚乙烯热成形工艺研究及应用

超高分子量聚乙烯热成形工艺研究及应用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种优良的工程塑料,具有高密度、高强度、高耐磨性和化学稳定性等优点,在航空航天、医疗器械、汽车零部件等领域得到广泛应用。
随着热成形工艺的不断发展,UHMWPE热成形技术也逐渐成为了一种流行的加工方法。
本文将对UHMWPE热成形工艺的研究及应用进行探讨。
1. UHMWPE 热成形工艺UHMWPE 热成形工艺是将 UHMWPE 板材通过加热软化,利用压力将其塑成所需形状的一种塑料加工方法。
该工艺可以分为热压成型、热吹拉成型和热成形吹塑成型三种方法。
1.1 热压成型热压成型是将加热软化的UHMWPE板材放置于成型模具中,然后利用压力将其塑成所需形状。
该方法可以制造平面件、箔材、薄壁管片等。
1.2 热吹拉成型热吹拉成型是将加热软化的UHMWPE板材拉伸成细丝,并将其冷却固化。
该方法可以制造细丝、棒材、管道等。
1.3 热成形吹塑成型热成形吹塑成型是将加热软化的UHMWPE板材通过吹塑成型方法制成三维形状的零件。
该方法可以制造容器、箱子等。
2. UHMWPE 热成形工艺的优点与传统的加工方法相比,UHMWPE 热成形工艺具有以下优点:2.1 塑性好热成形工艺可以使 UHMWPE 板材软化,提高其塑性,从而更容易地成型。
2.2 成型精度高UHMWPE 热成形工艺可以通过模具提高成型精度,而传统的机械加工容易产生误差。
2.3 可制成复杂形状热成形工艺可以制成任意复杂形状的零件,而传统的机械加工受到加工方式和模具限制。
2.4 节约材料热成形工艺可以将UHMWPE板材塑成所需形状,减少浪费材料。
3. UHMWPE 热成形工艺的应用UHMWPE 热成形工艺在航空航天、医疗器械、汽车零部件等领域有着广泛的应用。
3.1 航空航天UHMWPE 热成形工艺可以制造航空航天领域的零部件,如复合材料结构件、卫星隔热材料等。
3.2 医疗器械UHMWPE 热成形工艺可以制造医疗器械,如骨科材料、人造关节等。
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。
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《燕山石化公司2012年度情报论文第号》超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及加工技术伟超树脂应用研究所2012.12.27目录1.UHMWPE的性能及应用 (1)1.1 UHMWPE的性能 (1)1.2 UHMWPE的应用 (3)1.2.1 以耐磨性和耐冲击性为主的应用 (3)1.2.2 以自润滑性和不粘性为主的应用 (4)1.2.3 以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用 (5)1.2.4 以卫生无毒性为主的应用 (5)2.UHMWPE的加工特点及加工技术 (6)2.1 UHMWPE的加工特点 (6)2.2 UHMWPE的加工技术 (6)2.2.1 模压成型 (6)2.2.2 挤出成型 (7)2.2.3 注塑成型 (10)2.2.4 UHMWPE纤维的纺丝工艺 (11)2.3 几种新型挤出方法 (14)2.3.1 UHMWPE的近熔点挤出技术 (14)2.3.2 超高分子量聚乙烯加工中的亚稳性现象 (15)2.3.3 气体辅助挤出成型技术 (16)2.3.4 超支化聚(酯-酰胺)对UHMWPE的加工流动改性 (17)2.3.5 数值模拟UHMWPE的柱塞挤出 (17)3.结论 (17)参考文献 (19)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及加工技术摘要:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料,广泛应用在纺织、造纸、包装、运输、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品、医疗、体育、船舶、汽车等领域。
由于其相对分子质量大,UHMWPE具有流动性差,临界剪切速率低,分子链易发生断裂等特点,加工困难。
本文对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及模压成型、挤出成型、注塑成型、纺丝等加工技术进行了介绍,并特别介绍了近熔点挤出、气体辅助挤出、超支化合物改性等几种较为新颖的UHMWPE加工技术。
关键词:UHMWPE,加工,进展,应用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料。
最早由美国Allied Chemical公司于1957年实现工业化,此后德国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也相继投入工业化生产。
我国高桥化工厂于1964年最早研制成功并投入工业化生产,20世纪70年代后期又有塑料厂和助剂二厂投入生产。
目前,各国树脂的生产都是采用齐格勒型高效催化剂低压法合成的。
1.UHMWPE的性能及应用1.1 UHMWPE的性能[1]1.磨耗性能UHMWPE的耐磨耗性能居塑料之首,比尼龙66和聚四氟乙烯高4倍,比碳钢高5倍。
2.冲击性能UHMWPE的冲击强度是市售工程塑料中最高的,为聚碳酸脂(PC)的2倍,ABS的5倍,且能在液氮温度(-℃)下保持高韧性。
3.润滑性能UHMWPE的摩擦系数仅为0.07~0.11,可与聚四氟乙烯相媲美,是理想的自润滑材料。
4.抗化学药品腐蚀性UHMWPE的化学稳定性很高,在一定温度和浓度围能耐各种腐蚀性介质及有机溶剂介质的作用。
5.耐低温性能UHMWPE具有极佳的耐低温性能,在液氦温度(-269℃)下仍具有延展性。
6.耐应力开裂性能一般聚乙烯耐应力开裂能力较差,而UHMWPE则具有优良的耐应力开裂性能,且抵抗开裂的能力随分子量增加而逐渐提高。
7.抗黏附能力UHMWPE的抗黏附能力极强,仅次于聚四氟乙烯。
8.电绝缘性UHMWPE与其他聚烯烃相比,具有良好的电性能和介电性能,介电损耗率在50~100MHz 围为1~2×104。
9.卫生性UHMWPE安全、卫生、无毒,可用于接触食品和药物方面产品。
另外,UHMWPE还具有消音、质轻、耐疲劳、耐伽玛辐射性等许多优异的性能。
1.2 UHMWPE的应用[2]目前UHMWPE已在纺织、造纸、包装、运输、进写、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到广泛的应用,并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。
今后还将扩大到宇航和原子能等领域。
1.2.1 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,早在1958年,就有几家公司用UHMWPE制造防止机械零件,如取代韧性材料中最耐用的水牛皮制作的织机上的皮结,承受40~180次/min长期振动冲击,其寿命可达水牛皮结的5~6倍。
目前,国外在每台织机上应用的UHMWPE零件平均有30件左右,如投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、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应用UHMWPE的第二个工业领域,约在1960年,在一台削木机的传送装置上第一次安装了UHMWPE防磨条,对底板和链条起到良好的保护作用,使用5年基本上无磨损。
据估计,防磨条的寿命要比链条的寿命高一倍以上,UHMWPE和不锈钢、枫木、浇铸型聚氨脂及层压酚醛塑料等耐磨材料都层作为吸水箱盖板使用,但重要的是UHMWPE盖板对吸水箱上不锈钢丝网的阻力大大低于其它材料,因此可使昂贵的不锈钢丝网的使用寿命延长。
今天,造纸工业所需UHMWPE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、压密部件、接头等;此外UHMWPE也可用来制造造纸机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等零部件。
3.包装机械UHMWPE的高耐磨性、低摩擦因数和不粘性,使其在包装机械中比某些金属和其它塑料更适用,可代替磷青铜和氟塑料。
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,不仅大大降低了设备投资费用,而且可延长使用寿命10~50倍。
一条液体洗涤剂生产线装置上的计时星轮,用UHMWPE取代原来的层压热固性塑料后,使过去易磨损、易划伤瓶且容易变软的问题迎刃而解,大大减少了备用件费用,有UHMWPE制造的计时螺杆,也已在许多装瓶线上作为标准部件使用。
西方一个大啤酒厂,用UHMWPE制作了一条约1.6km长的板带式瓶子传送带,比用磷青铜制作的传送带耐用几倍。
国外一个汽车组装厂的输送线上,链条驱动链轮使小车在钢板传送平台上运动,由于链条与钢板的摩擦,链条极易损坏。
采用UHMWPE板材替换钢板,使磨损大大降低,同时也减少了动力消耗。
4.通用机械由于UHMWPE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。
1.2.2 以自润滑性和不粘性为主的应用1.材料储运UHMWPE可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、谷物之类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里,由于它具有优良的自润滑性、不粘性,可使上述粉状材料对储运设备不发生粘附现象,保证稳定输送。
煤、矿粉、粮食等的料斗过去采用不锈钢衬里进行装箱运输,现改用UHMWPE衬里,长期使用时,可减少发热现象,宝钢运送矿石的料斗采用UHMWPE,要比原先采用的金属材料使用寿命提高10~50倍。
用UHMWPE制作料斗衬里便于施工、成本低,所以大发电厂输送煤的加料斗也采用了UHMWPE衬里。
2.农业、建筑机械UHMWPE自润滑性优异,泥土在其表面容易滑动,而不会发生粘着,而且其耐冲击性、耐磨损性优良,适于制作农业和建筑机械的零部件。
如联合收割机的滑动板、犁具外衬板、退土机的刮板、挖土机铲斗的衬、翻斗车车厢的衬等,可大幅度提高工作效率,减少能耗。
3.文体用品利用UHMWPE的自润滑性和耐磨性及耐寒性,可用于滑冰、滑雪板底板,欧美主要采用UHMWPE制造;用UHMWPE覆盖滑雪道(层厚20mm),滑板最高速度可达110km/h。
日本三井石油化学公司制造的UHMWPE滑冰场,1975年在Kagoshima县对外开放,其造价为一般滑冰场的1/4。
1.2.3 以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用UHMWPE具有优良的化学稳定性和不吸水性,可用做各种溶液存储设备的铺面材料和大型包装容器,如浮筒、接水槽、汽油箱、农药容器以及太阳能设备的退水容器等。
这也是UHMWPE目前应用最广泛的领域之一。
UHMWPE容器具有优良的落下冲击强度。
如果将容器装水20kg,从高空跌落至10mm厚的铁板上,普通聚乙烯容器的破坏高度仅为9米,而UHMWPE容器可高达15米以上。
1.2.4 以卫生无毒性为主的应用1.食品、饮料工业UHMWPE具备食品工业所要求的无毒性、耐水性及非黏着性。
被指定为可直接与食品接触使用的材料。
可用于啤酒、清凉饮料、调味品等的输送线。
输送物品时,可以防止瓶子等的破损,降低噪音,减少输送带、输送螺杆等的磨损,并可减少电力损耗,它还可用来制造肉食、牛奶以及糖果蜜饯和面包食品生产设备的零部件。
2.医疗UHMWPE具有优异的生理惰性和生理适应性,经美国食品及药物行政管理局、农业部批准,可在医药几与人体接触的领域使用,如作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节及节育植入体等的临床使用,是理想的医用高分子材料。
有UHMWPE制成的腕臼和金属股骨组成的人工髋关节,耐磨性和安全性比PTFE更为优异。
目前世界上已有数十万人接受了这类人工关节的置换。
2.UHMWPE的加工特点及加工技术2.1 UHMWPE的加工特点UHMWPE由于分子量大、分子链之间的缠绕多,以及分子间力的影响,庞大体积的链段在加热下运动也是相当困难的。
UHMWPE在熔融时呈凝胶弹性体、粘度大、流动性能极差,又由于临界剪切速率很低,所以给加工带来了极大因难。
但由于UHMWPE的优异性能,促使人们不断地探索新的加工途径和改性方法。
近年来,UHMWPE的加工技术得到了迅速发展,通过对普通加工设备的改造,现在UHMWPE除了可模压成型外,还可以采用挤出成型、注塑成型和凝胶纺丝以及其它特殊方法的成型[3]。
2.2 UHMWPE的加工技术2.2.1 模压成型模压成型是将塑料原料加到模具中,在加热和加压的条件下使之充模成型制得与模腔形状一致的模制品。
UHMWPE由于熔体粘度特别高,临界剪切速率极低,模压成型法自从1965年开始使用到目前为止都是其主要的加工方法。
在未经改性的情况下,一般只能采用模压成型法进行加工。
模压温度、压力和时间是影响UHMWPE模压成型材料结构和性能的主要因素。
模压成型成本低,设备简单,投资少,不受分子量高低的影响;但是生产效率低,劳动强度大,产品质量不易控制,成型制品的种类也受到限制。
近年来,模压成型发展了很多新的加工技术,在生产效率、制品性能等方面有了较大改进。
1.热处理后压制成型把超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂粉末在140℃-275℃之间进行1min-30min的短期加热,发现超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的某些物理性能出人意料地大大改善。
用热处理过的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉料压制出的制品和未热处理过的UHMPWE制品相比较,前者具有更好的物理性能和透明性,制品表面的光滑程度和低温机械性能大大提高了。