超高分子量聚乙烯板材

超高分子量聚乙烯板材，英文名是ultra-high molecular weight polyethylene(簡稱UHMWPE)，是分子量100萬以上的聚乙烯。

基本介紹

• 中文名：超高分子量聚乙烯板材
• 外文名：ultra-high molecular weight polyethylene(
• 熔點：130～136℃
• 密度：0.936～0.964g/cm3

產品介紹

分子式：—(—CH2-CH2—)—n—，密度：0.936～0.964g/cm3。熱變形溫度(0.46MPa)85℃，熔點130～136℃。

機械性能高於一般的高密度聚乙烯。具有突出的抗衝擊性、耐應力開裂性、耐高溫蠕變性、低摩擦係數、自潤滑性，卓越的耐化學腐蝕性、抗疲勞性、噪音阻尼性、耐核輻射性等。

使用溫度100～110℃。耐寒性好，可在-269℃下使用。密度0.985g/cm3，分子量200萬的產品，其斷裂拉伸強度40MPa，斷裂伸長率350%，彎曲彈性模量600MPa，懸臂樑缺口衝擊沖不斷。磨耗量(MPC法)20mm。

UHMWPE有極好的耐磨性，良好的耐低溫衝擊性、自潤滑性、無毒、耐水、耐化學藥品性，耐熱性優於一般PE，缺點是耐熱性（熱變形溫度）低、加工成型性差，外表面硬度，剛性，耐蠕變性不如一般工程塑膠，膨脹係數偏大。UHMWPE流動性差，熔融狀態下粘度極高，是呈橡膠狀的高粘彈性體，早期僅能用壓制和燒結方法成型，也可用擠出、注塑和吹塑方法加工。

產品特點

1、提高耐磨性。提高分子量聚乙烯最引人注目的一個性能是它具有極高耐磨性，這一性能有許多工程套用中都是十分寶貴的。在所有塑膠中，其耐磨性是最好的，就連許多金屬材料(如碳鋼、不鏽鋼、青銅等)的有規則磨性也不如它。隨著聚乙烯分子量的升高，這種材料就越耐磨。

2、極高的抗衝擊性能。超高分子量聚乙烯的抗沖強度和它的分子量有關，分子量低於200萬時，隨分子量增長，衝擊強度增高，在200萬左右達到一峰值，這時峰後，分子量 再升高衝擊強度反而會下降。這是由於分子鏈非常時妨礙了它的光晶作用，使在大分子中存在大的無定形區因而可以吸收較大的衝擊能量。

根據文獻資料，超高分子量聚乙烯和其它塑膠按ASTM-D256方法測定的衝擊強度值，從比較中得出：超高分子量聚乙烯的常溫抗衝擊性可分為以 耐衝擊著稱的聚碳酯媲美，套用於常用的工程塑膠。超高分子量聚乙烯即使有-40℃低溫下，仍有很強的抗衝擊性能，甚至在液氣-269℃溫度下，仍然能保持較好的耐衝擊性能，這種優異的低溫特性，使超高分子量聚乙烯的套用擴展到低溫工程領域。

3、很低的磨擦係數。超高分子量聚乙烯非常耐磨，而且磨擦係數低、自潤滑性良好，是一種理想的軸承軸套、滑塊、襯裡材料。

使用超高分子量聚乙烯作為設備的磨擦部件，除可提高耐磨壽命外，還可收到節能效果。

4、良好的耐化學腐蝕性。超高分子量聚乙具有良的耐化學腐蝕特性，除濃硝酸、濃硫酸外，它在所有的鹼液、酸液中都不會受腐蝕，並且可在溫度(80℃的濃鹽酸中套用，在<20%的硝酸、<75%的硫酸中也是穩定的，它對水、液體洗滌也很穩定。)

但是，超高分子量聚乙烯在芳香料或鹵代料化合物中(特別是在溫度較高的狀況下)極易溶脹，因此，套用時要特別注意。

5、很低吸水性。超高分子量聚乙烯吸水率很低，它幾乎是不吸水，在水中不膨脹，比尼龍的吸水性小得多。

6、熱學性能。按ASTM(負荷4.6kg/cm2)方法的測定，熱變形溫度為85℃,在較小的負荷下，使用溫度可達90℃，在特殊情況下，允許在更高的溫 度下使用，由於超高分子量聚乙烯是一種韌性極好的材料，因而它的耐低性能也非常優異，在-269℃低溫下，仍具有一定的延展性，而沒有脆裂跡象。

7、電性能。超高分子量聚乙烯在很寬的溫度範圍內，都具有很優良的電性能，它的體積電阻達10-18CM，擊穿電壓達50KV/mm,介電常數2.3。在較寬的溫度及頻率範圍內，它的電性能變化極小。在耐熱溫度範圍內，很適宜用作電氣工程的結構材料和紙廠的材料。

8、無毒性超高分子量聚乙烯無味、無毒、無臭，本身無腐蝕性，具有生理循性和生理適應性，美國食品與藥品管理局(FDA)和美國農業部(USDA)允許它用於與食品和藥品接觸的場合。

它的這些特性，特別是耐磨、抗衝擊性、自潤滑性能，在工程塑膠中都是最好的。

生產加工

由於超高分子量聚乙烯的分子鏈呈纏繞狀、粘度極高、幾乎沒有流動性，所以加工難度很大。用一般的加工設備加工產品很難成型。

目前超高分子量聚乙烯板材的加工大都採用燒結模壓法，也有採用柱塞擠出法但產量很低。

採用模壓法生產超高分子量聚乙烯板材時一般採用如下生產工藝：

1.原材料的選用

原材料的優劣決定了板材產品的品質。選用分子量300萬以上優質的原材料加以科學的配方，合理的工藝才能得到優質的產品。

2.配料

首先檢驗原材料的各項性能指標（核對產品檢驗報告），按確定的配方比例加入各種添加劑放入高速混料機，在一定的壓力、溫度下混合好予配料，充分排出原料中的水分。如果板材的顏色有要求的話，還得根據顏色的要求添加相應的顏料。

3.加壓塑化

將混合好的原材料裝入模具中加一定的壓力排出原料中的空氣，加高溫使模具中的無料塑化成透明糊狀體，保持一定的溫度和壓力使之充分塑化。

4.成型

經過充分塑化後，逐漸將溫度降低，同時加高壓。溫度越低所加的壓力就越大，直到達到工藝的要求。

5.脫模整形

板材從模具中取出後經過人工整形後入庫待運。

產品改性

一、流動性改性：

①UHMWPE與LCP共混，大大改善了流動性，可以用單螺桿擠出機加工；LCP添加量越多，混合料的流動性也越好；

②UHMWPE與PE共混，PE的添加量在30%以下，以確保共混料既有良好的加工性，又不會降低太多優異性能；

③UHMWPE中加入10%以下的聚乙烯蠟、硬脂酸鹽等助劑；

④UHMWPE中加入3~5%的層狀納米矽酸鹽，熔體流動指數可以達到0.2~0.4g/10min；

⑤UHMWPE中加入1%的熱解矽石，可以作為聚乙烯的成核劑來改善流動性。

二、耐磨性改性：

加入偶聯處理過的二硫化鉬、石墨、超細炭黑、超細玻璃微珠、碳纖維、聚四氟乙烯等可以降低摩擦係數、提高耐磨性；而加入橡膠、聚氨酯等則提高摩擦係數。

三、耐熱性改性：

用電漿交聯處理後，可提高UHMWPE的使用溫度達到200℃；在UHMWPE中填充偶聯處理過的無機填料（如玻璃微珠、矽灰石、滑石粉、雲母、碳酸鈣等）可以明顯提高熱變形溫度HDT。

四、導熱性改性：

加入銅粉、鋁粉、鉛粉等金屬粉末可以提高UHMWPE的導熱性；

五、力學改性。

產品套用

超高分子量聚乙烯是指分子量在300萬以上的線性結構聚乙烯，是綜合性能最好的工程塑膠，其耐磨、耐衝擊、耐腐蝕、自潤滑、吸收衝擊能—這五個性能是現有塑膠中最好的，在國際上被稱為“令人驚異的材料”。

超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene）因其所具有的優越性能，目前已在國民工業的各個部門得到了廣泛套用。UHMW-PE已在紡織、造紙、包裝、運輸、機械、化工、採礦、石油、農業、建築、電氣、食品、醫療、體育等領域得到廣泛套用，並開始進入常規兵器、船舶、汽車等領域。

1、以耐磨性和耐衝擊性為主的套用

1）、紡織機械

紡織機械是UHMWPE最早套用的領域。目前，國外在每台紡織機械套用的UHMWPE零件平均有30件，如投梭器、打梭棒、齒輪、聯結器、掃花桿、緩衝塊、偏心輪、桿軸套、擺動後梁等耐衝擊磨損零件。

2）、造紙機械

造紙機械是UHMWPE套用的第二個領域。目前，在造紙機械套用UHMWPE的用量占總量的10%，如採用UHMWPE製造造紙機的刮水板、吸水箱蓋板、導流板、水翼、壓密部件、接頭、密封軸桿、偏導輪、刮刀、過濾器等。

3）、包裝機械

用UHMWPE取代改性氟塑膠製作導軌，傳送裝置的滑塊座、固定板等，UHMW-PE導軌，墊條，護攔（塑鋼）。

4）、通用機械

用UHMWPE可製作齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、銷軸、墊片、密封墊、彈性聯軸節、螺釘、管卡等。如碼頭、橋樑墩的防護板。

2、以自潤滑性和不粘性為主的套用

1）、材料儲運

用UHMWPE可製作粉狀類的襯裡，如：料倉，料斗，溜槽等回流裝置，滑動面，滾筒等。煤斗、粉狀類產品斗等倉斗類內襯的儲存倉料斗襯板。

2）、農業、建築機械

用UHMWPE可製作農具的防磨耗板、托架等。

3）、文體用品

用UHMWPE可製作滑凍的雪橇滑板、雪橇拖板等。

3、以耐腐蝕性和不吸水性為主的套用

1）、容器包裝

用UHMW-PE製作太陽能設備的溫水容器，是目前UHMWPE套用得最廣泛的領域之一。

2）、化工設備

用UHMW-PE製作化學工業部件，如：密封填板、填密料、真空模盒、泵部件、軸承襯瓦、齒輪、密封結合等。

3）、輸送管道

4、以衛生無毒性為主的套用

1）、食品、飲料工業

在飲料輕工行業中，主要利用其傑出的耐磨性、耐衝擊性、自潤滑性和無毒性製造各種齒輪、凸輪、輸送線耐磨護欄、墊條、導軌以及各種減摩、自潤滑的軸套、襯裡等。如：食品機械的護軌、星形輪、導向昆齒輪、軸承襯瓦等。

2）、醫療

用UHMW-PE可製作人工人體零件。

5、其它性能的套用：船舶零件、極低溫機械部件等

1）、耐低溫性套用

2）、電絕緣性能套用

用UPE可製作酸性鉛蓄電池隔板（膜），用量為4000噸/年。

3）、超高模量纖維的套用

用UPE可製作防彈織物等。

4）、在煤礦中的套用

用UPE可製作天輪襯墊、鋼絲繩地輥、提升箕斗、罐耳、罐道梁、皮帶托輥、輸送機刮板、擋板、溜槽、噴漿機摩擦板等。

最新套用領域

前，超高分子量聚乙烯板材的套用範圍越來越廣泛，其種類也越來越多，我們如何對其進行鑑定區分呢?起源化工教您幾招：

第一招：顏色區分，產品顏色均勻不成渾濁現象。

第二招：抗衝擊法分。簡單的操作就是用錘子用力敲擊板材不會斷裂。

第三招：撫摩法。用手撫摸我們的產品表面滑滑的無粗糙感。

超高分子量聚乙烯板材的最新套用領域：
一、飲料食品機械：利用耐磨性、耐衝擊性、不粘結、衛生無毒性，製作工作板、輸送、齒輪等。

二、造紙工業：真空箱面板、脫水板、刮板、密封條、切紙機軸套等。

三、水處理：污水處理廠的污泥刮板、螺旋輸送機襯板、泥漿泵葉輪、泵軸套、澄清裝置齒輪和沉澱池的襯板等。

四、醫療器械：人體植入物、人造關節、矯形外科器械和支架、外科手術器。
五、紡織機械：利用抗衝擊性、耐磨性和自潤滑性，如36齒輪、梭彈架機緩衝擋板、軸承襯瓦等。
六、汽車製造：超高分子量聚乙烯製品不僅能夠減少零件數量，在降低噪聲方面也起到了很好的作用。生產廠家應利用超高分子量聚乙烯製品成型的特點，儘量是多個零件一體化，減少數目，設法達到一次成型複雜零件的目的。汽車超高分子量聚乙烯的使用量每年呈增長趨勢。