超高分子量聚乙烯的合成及应用成型研究
超高分子量聚乙烯原料
超高分子量聚乙烯原料一、超高分子量聚乙烯的定义和特点超高分子量聚乙烯（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE）是一种线性聚合物，其分子量通常在100万到10000万之间。
相比于普通的聚乙烯，UHMWPE具有更高的分子量、更长的链结构和更好的机械性能。
二、超高分子量聚乙烯原料的生产方法1. 高压法生产：将乙烯气体在高压下与催化剂反应，生成UHMWPE颗粒。
2. 溶液法生产：将乙烯溶解在溶剂中，在催化剂作用下形成UHMWPE颗粒。
3. 熔融法生产：将乙烯加入反应釜中，在催化剂作用下形成UHMWPE颗粒。
三、超高分子量聚乙烯原料的应用领域1. 医学领域：人工关节、人工骨头、心脏血管支架等医用器械。
2. 工业领域：输送带、轴承、齿轮等机械零部件。
3. 环保领域：垃圾填埋场覆盖材料、海洋污染防治材料等。
四、超高分子量聚乙烯原料的特性和优点1. 良好的耐磨性：UHMWPE具有极高的耐磨性，是一种理想的输送带和轴承材料。
2. 优异的抗冲击性能：UHMWPE具有良好的抗冲击性能，是一种理想的防护材料。
3. 高强度和刚度：UHMWPE具有较高的强度和刚度，在机械零部件中应用广泛。
4. 低摩擦系数：UHMWPE具有较低的摩擦系数，可以减小零部件之间的摩擦损失。
五、超高分子量聚乙烯原料在医学领域中的应用1. 人工关节：UHMWPE作为人工关节表面涂层或制成关节内衬，可以减少对周围组织和骨骼的损伤。
2. 人工骨头：UHMWPE可以制成人造骨头，用于替代受损或缺失部位。
3. 心脏血管支架：UHMWPE可以制成心脏血管支架，用于治疗冠心病等心血管疾病。
六、超高分子量聚乙烯原料在工业领域中的应用1. 输送带：UHMWPE作为输送带材料，具有良好的耐磨性和低摩擦系数，可以减少能量损失。
2. 轴承：UHMWPE作为轴承材料，具有良好的耐磨性和抗冲击性能，可以提高机器的运转效率。
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。
超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及性能研究
超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及性能研究超高分子量聚乙烯纤维是一种具有出色力学性能和化学稳定性的高分子纤维材料。
它在许多领域具有广泛的应用前景，如航空航天、兵器装备、建筑材料等。
本文将介绍超高分子量聚乙烯纤维的制备方法以及对其性能的研究。
一、制备方法超高分子量聚乙烯纤维的制备方法有多种，其中常见的包括溶液纺丝法、熔融纺丝法和湿法纺丝法。
1. 溶液纺丝法溶液纺丝法是一种将聚乙烯溶解于适当溶剂中，通过纺丝成纤维的方法。
该方法可分为湿法和干法两种。
湿法溶液纺丝法主要步骤包括聚乙烯的溶解、纺丝、凝固和拉伸。
首先，将聚乙烯颗粒与溶剂在高温下混合搅拌，使其充分溶解形成粘度适宜的溶液。
然后，将溶液通过纺丝针孔均匀喷出，形成纤维。
接着，纤维进入凝固液中，使溶剂迅速挥发，纤维得以固化。
最后，对纤维进行拉伸，提高其分子链的有序排列度，增强纤维的力学性能。
2. 熔融纺丝法熔融纺丝法是将聚乙烯通过加热使其熔化，并通过纺丝成纤维的方法。
该方法适用于超高分子量聚乙烯的制备。
熔融纺丝法主要步骤包括加热、挤出、拉伸和固化。
首先，将聚乙烯颗粒加热到熔点以上，使其熔化形成熔融聚乙烯。
然后，将熔融聚乙烯通过挤出机加压挤出，形成纤维。
接着，纤维进入拉伸机，进行拉伸，使其分子链有序排列。
最后，对纤维进行固化，使其冷却并固化为超高分子量聚乙烯纤维。
3. 湿法纺丝法湿法纺丝法是一种将聚乙烯溶解在适当溶剂中，通过纺丝成纤维的方法。
该方法适用于超高分子量聚乙烯的制备。
湿法纺丝法主要步骤包括聚乙烯的溶解、纺丝、凝固和固化。
首先，将聚乙烯颗粒与溶剂在高温下混合搅拌，使其充分溶解形成粘度适宜的溶液。
然后，将溶液通过纺丝针孔均匀喷出，形成纤维。
接着，纤维进入凝固液中，使溶剂迅速挥发，纤维得以固化。
最后，对纤维进行固化，使其具有一定的物理性能。
二、性能研究超高分子量聚乙烯纤维的性能研究主要包括力学性能、热性能和化学稳定性等方面。
1. 力学性能超高分子量聚乙烯纤维具有出色的力学性能，如高拉伸强度、高模量和较大的延伸率等。
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机械制造领域的应用研究
超高分子量聚乙烯在机械制造领域的应用研究超高分子量聚乙烯（Ultra-high molecular weight polyethylene，简称UHMWPE）是一种特殊的聚合物材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
本文将探讨UHMWPE在机械制造领域的应用研究，并分析其在该领域的优势和挑战。
一、UHMWPE的特性UHMWPE是一种超高分子量聚合物材料，具有以下主要特性：1. 高分子量：UHMWPE的分子量通常在100万到1000万之间，是常规聚乙烯的数倍甚至数十倍，使其具有出色的力学性能和耐磨性。
2. 高强度：尽管UHMWPE密度相对较低，但其强度却非常高，可与钢铁相媲美。
它拥有出色的抗拉强度和抗冲击性，在高强度载荷下仍能保持稳定。
3. 良好的自润滑性：UHMWPE表面具有良好的自润滑性，具有低摩擦系数和良好的耐磨性。
这一特性使其在机械制造领域中的润滑工作得以显著简化。
4. 良好的化学稳定性：UHMWPE对大多数化学品、溶剂和腐蚀物具有良好的抵抗能力，在恶劣环境下仍能保持良好的性能。
二、UHMWPE在机械制造领域的应用基于其独特的特性，UHMWPE在机械制造领域具有广泛的应用。
以下列举了几个常见的应用领域：1. 轴承和滑动元件：UHMWPE具有良好的自润滑性和低摩擦系数，使其成为制造轴承、滑动元件和轮胎等的理想材料。
它能够减少能量损耗、降低噪音、提高工作效率。
2. 运输设备部件：UHMWPE可以制造耐磨、耐腐蚀的输送带和滚筒，用于矿石、煤炭等物料的运输。
通过使用UHMWPE材料，可以延长设备的使用寿命，减少维护和更换成本。
3. 导向元件：UHMWPE的高强度和自润滑性使其成为制造导向元件的理想选择。
它广泛应用于链条、导轨、链轮等机械部件，提供平稳、可靠的导向功能。
4. 制造工具和模具：UHMWPE可以制造切削工具、模具和挤压模等，应用于金属加工、塑料加工等制造过程中。
其优异的耐磨性和化学稳定性保证了制造过程的高效和质量。
《超高分子量和低分子量聚乙烯醇的合成工艺研究》范文
《超高分子量和低分子量聚乙烯醇的合成工艺研究》篇一一、引言聚乙烯醇（PVA）是一种具有广泛应用的高分子化合物，其分子量大小直接影响其物理和化学性质。
超高分子量聚乙烯醇（UHMWPVA）和低分子量聚乙烯醇（LMWPVA）因其独特的性能在各个领域中发挥着重要作用。
本文将重点研究超高分子量和低分子量聚乙烯醇的合成工艺，分析其合成过程中的关键因素和影响。
二、超高分子量聚乙烯醇（UHMWPVA）的合成工艺1. 原料选择与预处理UHMWPVA的合成原料主要为聚乙酸乙烯酯（PVAc）。
在合成前，需要对PVAc进行干燥处理，以去除其中的水分和杂质，保证后续反应的顺利进行。
2. 催化剂的选择与使用催化剂在UHMWPVA的合成过程中起着关键作用。
常用的催化剂有酸、碱等。
催化剂的种类和用量会影响聚合反应的速度和聚合产物的分子量。
因此，需要选择合适的催化剂，并通过实验确定最佳用量。
3. 聚合反应过程聚合反应是UHMWPVA合成的核心步骤。
在适当的温度、压力和催化剂作用下，PVAc发生聚合反应，生成UHMWPVA。
反应过程中需要严格控制温度、压力和反应时间，以保证聚合产物的分子量和性能。
4. 产物分离与纯化反应结束后，需要对产物进行分离和纯化。
首先，通过沉淀、过滤等方法将产物从反应体系中分离出来。
然后，通过洗涤、干燥等步骤去除产物中的杂质，得到纯净的UHMWPVA。
三、低分子量聚乙烯醇（LMWPVA）的合成工艺1. 原料选择与预处理LMWPVA的合成原料同样是PVAc。
在合成前，同样需要对PVAc进行干燥处理，以去除其中的水分和杂质。
2. 催化剂的选择与使用LMWPVA的合成过程中，催化剂的选择和用量与UHMWPVA有所不同。
需要根据实验需求选择合适的催化剂，并通过实验确定最佳用量。
此外，还需要考虑终止剂的加入，以控制聚合反应的程度，从而得到合适分子量的LMWPVA。
3. 聚合反应过程与解聚过程LMWPVA的合成过程中需要引入解聚过程。
超分子量聚乙烯生产工艺及加工成型
[8]吴新锋. 超高分子量聚乙烯耐磨性和导热性能的研究[D].上海交通大学,2013.
[9]魏寒. 超高分子量聚乙烯在γ射线作用下的预辐照接枝改性[D].东华大学,2013.
[10]朱灵玲. 超高分子量聚乙烯微孔膜的制备与研究[D].东华大学,2013.
[15]张艳. 超高分子量聚乙烯纤维在防弹和防刺材料方面的应用[J]. 产业用纺织品,2010,10:32-39+49.
[16]何春霞. 超高分子量聚乙烯及其纳米Al_2O_3填充复合材料摩擦磨损性能研究[J]. 摩擦学学报,2002,01:32-35.
[17]郝绘坤. 超高分子量聚乙烯耐高温改性研究[D].武汉工程大学,2014.
9、其他特性 超高分子量聚乙烯管还有吸能、吸噪音、抗静电、对电子具有屏蔽能力、不吸水、比重轻、容易机械加工、可着色等突出特性。
第2章
制备方法
1．采用加工助剂与超声辐照相结合的方法，实现了UHMWPE在一般单螺杆挤出机上的连续挤出成型。加入一定量的聚丙烯(PP)，能有效改善单螺杆挤出机对UHMWPE的加工性能，挤出过程中的超声辐照则有效地降低了熔体粘度和挤出压力，显着提高了挤出效率。在适当的加工助剂含量和超声辐照强度下，UHMWPE的力学强度、耐热性能及摩擦磨损性能得到提高。 2．研究了UHMWPE在挤出过程中物料输送及熔融塑化机理。FT-IR、DSC、WAXD和AFM分析表明，在单螺杆挤出机挤出UHMWPE/PP共混物时，与料筒壁接触的物料表层主要是PP，从而增大了物料一料筒壁间的摩擦系数，实现了单螺杆挤出机内物料的顺利输送。在熔融塑化过程中，PP首先熔融并在料筒壁形成熔膜，熔膜流入主动螺腹形成熔体池，对被动螺腹中的UHMWPE固体床产生大的推压力，使UHMWPE固体床得以压实，解决了通常用一般单螺杆挤出机挤出UHMWPE时的打滑、料塞和不能压实的问题。在以聚乙烯(PE)改进UHMWPE加工流动性的情况下，熔融的PE很快渗入到UHMWPE内部，不能有效地在料筒壁一物料间聚集，也不能形成有效的熔体池，加之UHMWPE低的摩擦系数和不粘性，在用单螺杆挤出机挤出UHMWPE时就遇到困难。微观结构分析表明，在UHMWPE/PP共混物中，PP位于UHMWPE晶区间的低晶(非晶)区域，破坏了UHMWPE完整的链缠结网络，有效地降低了UHMWPE链缠结密度，流动性得以改善。PE不能有效降低UHMWPE的链缠结密度，因而PE对UHMWPE加工改性效果较差。 3．挤出过程中的超声辐照显着降低了UHMWPE/PP共混物熔体表观粘 摘要度和挤出口模压力，提高了挤出产量。随共混物中PP含量的减少，共混物熔体的链缠结密度升高，超声辐照的降粘降压效果越明显。超声辐照使共混物中UHMWPE和PP的结晶度下降，晶粒尺寸变小。在适当的超声辐照强度下，材料的抗冲击强度、杨氏模量及耐磨性能得到提高。4.以PP为主的加工改性剂能显着提高UHMWPE的摩擦磨损性能。在同样的条件下，UHMWPE的摩擦系数和磨损速率都比UHMWPE/PP共混物高。随负荷的增加和磨损时间的延长，在UHMWPE磨损表面出现大量的裂纹，呈现明显的疲劳磨损特征。在较高的滑动速度下(400rpm)，UHMWPE发生因表面熔融而导致快速的磨损。而UHMWPE/PP共混物在高的负荷、长的磨损时间及高的滑动速度下，在磨损表面无明显的疲劳破坏和熔融现象发生。通过原子力显微镜(AFM)观察研究表明，在不同的作用力范围和滑行速度下，UHMWPE的表面层分子与 Si3N4探针间的摩擦力均较UHMWPE用P共混物高，与宏观的摩擦性能相一致。 5.采用SEM、FT一IR、DSC、AFM、XPS和场伙XD研究了UHMWPE和uHMwPE/PP的摩擦磨损机理。与uHMwPE对磨时，在钢环表面形成了UHMWPE转移膜，与UHMWPE/PP对磨的钢环表面无转移膜，而有很细的圆柱状磨屑产生。长的磨损时间导致UHMWPE疲劳破坏，产生大量的磨屑，而随磨损时间的延长， UHMWPE/PP表面的磨屑并无明显的增加。由于钢环滑动对表面层分子所产生的剪切、拉伸及退火作用，在UHMWPE/PP的磨损表面形成了串晶，而UHMWPE磨损表面的晶区较小，晶区间的粘接力也较弱。UHMWPE/PP共混物在磨损初期所产生的少量圆柱状磨屑分布于摩擦界面，起到了有效地将滑动摩擦转化为滚动摩擦的作用，因而摩擦系数和磨损速率显着降低，耐磨性能明显提高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超高分子量聚乙烯的合成及应用成型研究超高分子量聚乙烯（UHMWPE），是乙烯的线性均聚物，与高密度聚乙烯（HDPE）的结构类似，但平均链长为标准等级HDPE的10~100倍，其分子量一般都在300万以上。
它最早由Karl Ziegler合成，具有优良的抗张强度、耐冲击、耐滑移、耐磨、耐化学腐蚀以及自润滑等性能，通过了美国FDA和USDA的认证，广泛应用于化工、机械、食品、医疗、军工、纺织、采矿等行业。
1 聚合工艺乙烯的聚合主要受聚合温度、压力、催化剂组成及用量、外给电子体和氢气的影响，有高压聚合、气相聚合、淤浆聚合与溶液聚合这几种工艺，然而能用于UHMWPE聚合的却只有淤浆聚合与气相聚合。
1.1 淤浆工艺淤浆工艺主要包括搅拌釜工艺与环管工艺。
搅拌釜工艺包括Hostalen工艺和CX工艺，目前大约2/3的UHMWPE聚合采用Hostalen的连续搅拌釜工艺。
此工艺最早是由德国Hoechst公司（现Basell公司）为高密度聚乙烯（HDPE）所开发，典型的工艺流程见图1，它使用双釜反应器，可通过串联或并联生产出单峰或者双峰的HDPE产品。
而UHMWPE和HDPE淤浆工艺最主要的差别还是在工艺条件的优化、助催化剂/三价钛的配比上。
此外，由于UHMWPE产物为粉末状，UHMWPE不需要造粒工序。
Sudhakar P通过优化工艺条件而用传统Ziegler-Natta合成了分子量在400万~600万之间的UHMWPE。
上海化工研究院在1996年开发出以氯化镁、四氯化钛、钛酸酯类或苯甲酸酯为催化体系的单釜聚合工艺，经聚合、过滤、汽提、干燥后分子量达500万，产品性能与Hostalen工艺产品相似，填补了国内空白。
1.一号反应器；2.二号反应器；3.后反应器；4.离心分离器；5.流化床干燥器；6.粉末处理器；7.膜回收系统；8.溶剂精制与单体回收系统；9.挤压造粒图1 典型Hostalen工艺流程环管工艺主要有Phillips公司的Phillips单环管工艺和Ineos公司的InnoveneS双环管工艺。
Phililips公司利用改性后的二氧化硅或氧化铝固定的Ti、Zr、Hf来生产UHMWPE，聚合中不需加入氢气，投资少，但对催化剂的要求较高。
在UHMWPE淤浆聚合过程中，控制反应热是聚合成败的关键。
通过调节乙烯在溶剂中的浓度和催化剂的加入量可以达到控制反应热的效果，如果反应中的热量不能及时移出，将会造成催化剂失活。
另外，控制反应器中铝的加入量，对增加分子量也具有显著的效果。
1.2 气相工艺气相工艺的应用较少。
自美国UCC联碳化学发明低压气相流化床反应器以来，气相工艺广泛地应用于高密度聚乙烯的合成，然而，由于催化剂开发以及流化床操作中的热点和堵塞问题，操作不容易控制。
2 催化剂研究催化剂是聚合技术的核心，对聚合产物平均分子量、分子量分布、堆密度、结晶度以及颗粒的大小和形态都有着重要影响。
经过半个多世纪的发展，催化剂的性能和制备技术都得到了迅速地发展。
目前主要的UHMWPE催化剂包含以下几种。
2.1 Ziegler-Natta催化剂Ziegler-Natta催化剂具有制备简单、对杂质敏感性低的优点，是目前工业制备UHMWPE 应用最多的催化剂。
其发展历程经历了单一的TiCl3催化剂、络合型催化剂、载体型催化剂，到最新的加入各类给电子体的催化剂，活性不断得到提高，具体见表1。
而对于Ziegler-Natta的催化反应机理，虽然经过了大量的研究，但有些部分还并不完全清楚，一般认为经历了钛与烷基铝的结合、乙烯插入烷基和钛键之间的增长、链转移引起的终止等3个步骤，具体如图2所示。
图2 Ziegler-Natta聚合反应机理然而，由于催化活性不高、产品堆密度低等问题，目前对Ziegler-Natta催化剂的研究主要集中在氯化镁载体结构的改进和给电子体的优选上。
Zhang H.X研究了MgCl2/TiCl4催化体系中内、外给电子体对分子量和分子量分布的影响，认为内给电子体可以增加聚合物的分子量，但分布变宽。
外给电子体对分子量和分子量分布的影响却较少。
同时，他们也研究了反应温度和压力对分子量和分子量分布的影响。
当温度在40℃时，催化剂的活性最高；升高温度，分子量降低，分布变宽；升高压力，分子量增加，分布变窄。
2.2 茂金属催化剂茂金属催化剂是指由过渡金属（如锆、钛、铪等）与环戊二烯（Cp）相连而形成的有机金属配位催化剂，由于具有理想的单活性中心，可以合成比Ziegler-Natta催化剂分子量分布更均匀的UHMWPE，是UHMWPE研究的热点。
但由于合成比较复杂，且聚合反应需要较低的温度和较高的压力，在工业上的应用还是有限。
泰科纳公司在专利CN101356199A[24]中报道了一种采用新型的Zr桥联茂金属催化剂制备UHMWPE的方法，在70℃、1MPa压力下分子量可达2.7×106。
巴塞尔公司在专利CN102712714A中披露了采用2种不同金属茂类型催化剂（Hf与Cr）合成UHMWPE的方法。
日本旭化成2003年声称成功采用茂金属催化剂开发出1000万以上分子量的UHMWPE。
Robert研究发现，用Hf化合物制备的产物具有比Ti、Zr化合物更高的分子量，如用双（乙基环戊二烯）氯化二铪均相聚合，可以合成3.6×106的UHMWPE。
同时发现，采用载体的茂金属非均相催化剂比无载体的均相催化剂在相同的条件下制得的分子量也要高。
Kirti采用双（五甲基环戊二烯）钐(Ⅱ)·双四氢呋喃为催化剂均相聚合得到了200万左右的UHMWPE，分子量分布在2~3之间。
太窄的分子量分布将会对UHMWPE的加工造成影响。
2.3 其它催化剂其它催化剂包含非茂金属催化剂、新一代催化剂（F-I）等。
非茂金属催化剂中的金属元素主要是第Ⅷ族中的金属，目前研究较多的为Fe、Co、Ni、Pd等。
新一代催化剂为含苯氧基的亚胺催化剂。
Robert研究了N-(3,5-二碘亚水杨基)环庚基胺·二氯化钛为催化剂的反应，重均分子量高达1000万以上，且不受共聚单体的影响。
3 成型加工3.1 成型特性作为热塑性工程塑料的超高分子量聚乙烯在固态时具有优良的综合性能,但其熔体特性和普通聚乙烯等一般热塑性塑料截然不同,给加工带来了困难,主要表现在以下4个方面。
(1)物料熔融时粘度极高,不成粘流态,而是处于高弹态。
超高分子量聚乙烯加工时的熔融粘度达到108Pa.s,流动性极差,其熔体流动指数几乎为零, 很难直接进行挤出或注射成型。
(2)临界剪切速度低,熔体易破裂。
超高分子量聚乙烯在剪切速率很低(0.01 /s)时就可能产生熔体破裂现象;而普通HDPE则在100 /s时才出现熔体破裂现象。
因此,在超高分子量聚乙烯进行挤出成型时,挤出速度不能太快,否则会造成熔体破裂,表面出现裂纹。
在进行注射成型时, 由于出现喷射流状态时而引起气孔和脱层现象。
(3)超高分子量聚乙烯的摩擦系数极低,使粉料进行过程中极易打滑,不易进料。
(4)成型温度范围窄, 易氧化降解。
3.2 压制烧结成型超高分子量聚乙烯的压制烧结成型与PTFE的粉末烧结成型基本相似, 即首先将粉末在室温下加压, 制成有适当密度和强度的压缩物,然后在规定的温度下进行烧结而行。
粉末的低密度。
烧结温度, 烧结时间,添加剂的用量和比例, 偶联剂的品种以及施加的压力都将影响产品的尺寸和性能,因此操作的随机性比较大, 对操作者技术要求比较高。
优点是成本低, 设备简单, 投资少,不受超高分子量聚乙烯分子量的影响, 即使是世界上相对分子量最高的超高分子量聚乙烯(德国已高达1000万)也能加工。
缺点是生产效率低, 劳动强度大,产品质量不稳定等。
对于超高分子量聚乙烯的成型加工来说, 由于其相对分子量太高,流动性差, 在其他成型工艺还不太成熟的情况下, 世界各国主要采用压制烧结成型。
3.3 挤出成型超高分子量聚乙烯的挤出成型, 可采用单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机和柱塞挤出机, 其中以双螺杆挤出机最为常用。
北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所的何继敏等人用单螺杆挤出机实现了超高分子量聚乙烯管材的连续生产。
世界上最早研制UHMWPE单螺杆挤出成型技术的是日本三井石油化学公司,于1971年开始研究UHMWPE棒材挤出技术, 1974年投入生产。
单螺杆挤出机挤出超高分子量聚乙烯管材技术是通过螺杆的塑化和推进作用, 真正实现了超高分子量聚乙烯管材的连续挤出, 效率显著提高, 使超高分子量聚乙烯的加工技术跃上了一个新台阶。
日本三井石油化工公司采用Ф65型单螺杆挤出机, 可生产10 种不同规格的圆棒(Ф50 -Ф200mm)。
我国北京塑料研究所在“六五”和“七五”期间研制出UHMWPE单螺杆挤出机挤出棒材成型工艺, 采用Ф45, Ф65单螺杆挤出机挤出了UHMWPE棒材(Ф20mm -Ф100mm)。
双螺杆挤出机的两根螺杆是啮合在一起的, 能将物料强制推进, 在塑化段将物料压实为熔体, 继续啮合推进, 在计量段将物料输送进模具,从而实现了连续进料。
但是, 因熔融状态下的UHMWPE粘度极高, 输送阻力很大，对螺杆的轴向推力要求较高, 即要求螺杆尾部的止推轴承能承受很高的背压(由螺杆中的熔体输送和熔体向模具中输送而产生的压力两部分组成)。
并对模具进行特别的设计, 要求能使呈块状的熔体压缩以一起。
配以合适的挤出工艺, 即可实现UHMWPE 板材和异型材的连续生产。
采用柱塞挤出机对超高分子量聚乙烯进行挤出成型。
可以看作是连续化的压制烧结。
采用柱塞挤出机制造超高分子量聚乙烯制品的生产效率较低,也不宜成型较大的制品, 在实际生产中受到了一定的限制。
3.4 注射成型日本的三井石油化学公司于70年代中期最早实现了超高分子量聚乙烯注射成型, 1976 年实行了商业化。
在我国, 超高分子量聚乙烯的注射成型也取得了一些突破性的进展。
刘玉凤等人用德国Battenfeld公司的高压高速注射机, 对UHMWPE的注射成型工艺进行了研究, 发现UHMWPE受注射温度影响较小, 选择为250℃左右;提高注射压力可显著改善树脂的流动性。
但是, 如注射压力过大, 则会产生溢料;注射速度选择为先增大后递减, 在高剪切作用下, 熔体被分割为细小的粉末, 而充满型腔;同时, 选择较小的直径喷嘴,以提高剪切并配合合适的螺杆速度, 即可生产出性能优良的制品。
基本上是采用普通的单螺杆注射机, 但在螺杆和模具设计上需经过特殊的改进, 以保证物料在料筒内均匀移动, 并装备压力贮存器用来加速注入。
3.5 吹塑成型超高分子量聚乙烯因熔体粘度高, 给加工带来了不少困难, 但它的熔体具有较大的熔融张力, 型抷下垂现象较少, 又为中空容器吹塑成型, 尤其是大型容器的吹塑成型, 创造十分有力的条件。