鏈條導軌具有超高分子量(分子量通常達150萬以上)的聚乙烯品種。具有優良的耐衝擊性和自潤滑性。
基本介紹
- 中文名：鏈條導軌
- 外文名：ultra-high molecular weightpolyethylene，UHMWPE
- 套用學科：：材料科學技術（一級學科）
- 特點：衛生無毒、
產品名稱,產品性能,加工工藝,一般加工技術,壓制燒結,擠出成型,注塑成型,吹塑成型,套用情況,
產品名稱
鏈條導軌
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)
中文名稱：超高分子量聚乙烯
英文名稱：
定義：具有超高分子量(分子量通常達150萬以上)的聚乙烯品種。具有優良的耐衝擊性和自潤滑性。
高分子材料（二級學科）；塑膠（三級學科）
產品性能
UHMWPE極高的分子量賦予其優異的使用性能，而且屬於價格適中、性能優良的熱塑性工程塑膠，它幾乎集中了各種塑膠的優點，具有普通聚乙烯和其它工程塑膠無可比擬的耐磨、耐衝擊、自潤滑、耐腐蝕、吸收衝擊能、耐低溫、不易粘附、不易吸水、密度較小等綜合性能。事實上，目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優異性能。
UHMWPE的耐磨性
UHMWPE的耐磨性居塑膠之冠，並超過某些金屬，圖1為UHMWPE與其它材料耐磨性比較。從圖1可以看出，與其它工程塑膠相比，UHMWPE的沙漿磨耗指數僅是PA66的1/5，HEPE和PVC的1/10；與金屬相比，是碳鋼的1/7，黃銅的1/27。這樣高的耐磨性，以致於用一般塑膠磨耗實驗法難以測試其耐磨程度，因而專門設計了一種沙漿磨耗測試裝置。UHMWPE耐磨性與分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。
衝擊強度
UHMWPE的衝擊強度，在所有工程塑膠中名列前茅，圖2為UHMWPE與其他工程塑膠衝擊強度比較，從圖2中可以看出，UHMWPE的衝擊強度約為耐衝擊PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBTP的10餘倍。耐衝擊性如此之高，以致於採用通常衝擊試驗方法難以使其斷裂破壞。其衝擊強度隨分子量的增大而提高，在分子量為150萬時達到最大值，然後隨分子量的繼續升高而逐漸下降。值得指出的是，它在液氮中（-195℃）也能保持優異的衝擊強度，這一特性是其它塑膠所沒有的。此外，它在反覆衝擊表面硬度更高。
摩擦因數
UHMWPE有極低的摩擦因數（0.05～0.11），故自潤滑性優異。表1為UHMWPE與其他工程塑膠摩擦因數比較。從表1可以看出，UHMWPE的動摩擦因數在水潤滑條件下是PA66和POM的1/2，在無潤滑條件下僅次於塑膠中自潤滑性最好的聚四氟乙烯（PTFE）；當它以滑動或轉動形式工作時，比鋼和黃銅加潤滑油後的潤滑性還要好。因此，在摩擦學領域UHMWPE被譽為成本/性能非常理想的摩擦材料。
耐腐蝕性
UHMWPE具有優良的耐化學藥品性，除強氧化性酸液外，在一定溫度和濃度範圍內能耐各種腐蝕性介質（酸、鹼、鹽）及有機介質（荼溶劑除外）。 其在20℃和80℃的80種有機溶劑中浸漬30d，外表無任何反常現象，其它物理性能也幾乎沒有變化。
噪聲性
UHMWPE具有優異的衝擊能吸收性，衝擊能吸收值在所有塑膠中最高，因而噪聲阻尼性能很好，具有優良的削音效果。
用作核工業
UHMWPE具有優異的耐低溫性，在液氦溫度（-269℃）下仍具有延展性，因而能夠用作核工業的耐低溫部件。
無毒
UHMWPE衛生無毒，可用於接觸食品和藥物。
吸附能力
UHMWPE表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力僅次於塑膠中不粘性最好的PTFE，因而製品表面與其它材料不易粘符。
吸水率
UHMWPE吸水率很低；一般小於0.01%，僅為PA66的1%，因而在成型加工前一般不必乾燥處理。
密度
UHMWPE與其它工程塑膠密度比較相對來說低。
拉伸強度
由於UHMWPE具有朝拉伸取向必備的結構特徵，所以有無可匹敵的超高拉伸強度，因此可通過凝膠紡絲法製得超高彈性模量和強度的纖維，其拉伸強度高達3～3.5GPa,拉伸彈性模量高達100～125GPa；纖維比強度是迄今已商品化的所有纖維中最高的，比碳纖維大4倍，比鋼絲大10倍，比芳綸纖維大50%。
加工工藝
由於超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）熔融狀態的粘度高達108Pa*s，流動性極差，其熔體指數幾乎為零，所以很難用一般的機械加工方法進行加工。近年來，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的加工技術得到了迅速發展，通過對普通加工設備的改造，已使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）由最初的壓制-燒結成型發展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。
一般加工技術
壓制燒結
壓制燒結是超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）最原始的加工方法。此法生產效率頗低，易發生氧化和降解。為了提高生產效率，可採用直接電加熱法〔1〕；另外，Werner和Pfleiderer公司開發了一種超高速熔結加工法〔2〕，採用葉片式混合機，葉片旋轉的最大速度可達150m/s，使物料僅在幾秒內就可升至加工溫度。
擠出成型
擠出成型設備主要有柱塞擠出機、單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出多採用同向旋轉雙螺桿擠出機。 60年代大都採用柱塞式擠出機，70年代中期，日、美、西德等先後開發了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學公司最早於1974年取得了圓棒擠出技術的成功。我國於1994年底研製出Φ45型超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）專用單螺桿擠出機，並於1997年取得了Φ65型單螺桿擠出管材工業化生產線的成功。
注塑成型
日本三井石油化工公司於1974年開發了注塑成型工藝，並於1976年實現了商業化，之後又開發了往復式螺桿注塑成型技術。1985年美國Hoechst公司也實現了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的螺桿注塑成型工藝。我國1983年對國產XS-ZY-125A型注射機進行了改造，成功地注射出啤酒罐裝生產線用超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）托輪、水泵用軸套，1985年又成功地注射出醫用人工關節等。
吹塑成型
超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）加工時，當物料從口模擠出後，因彈性恢復而產生一定的回縮，並且幾乎不發生下垂現象，故為中空容器，特別是大型容器，如油箱、大桶的吹塑創造了有利的條件。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）吹塑成型還可導致縱橫方向強度均衡的高性能薄膜，從而解決了HDPE薄膜長期以來存在的縱橫方向強度不一致，容易造成縱向破壞的問題。
套用情況
機械行業：用於儀表罩殼、部分零件及電器零件等。
醫療器械：三類植入物中可以作為人工關節植入物，用於摩擦副的界面，比如脛骨墊片、髖臼內襯等等。
礦山工業：製造人工槽裝襯、閘板，鏈板，振動篩板，輸送板，礦車襯板。 一般機械工業：製造各種軸套，齒輪，襯套，滑動板，葉輪等。
車輛製造及運輸工業：主要製品有自卸車，自卸船襯板，火車車輛耐衝擊零件等。
造紙行業：主要生產真空吸水箱面板和刮水板，壓密部件，接頭，機動密封軸桿，片導輪，刮刀，過濾器等。
紡織工業：製造各種皮結，卷纖子，打梭棒，齒輪，聯結。掃花桿，緩衝塊，桿軸套，擺動後梁等抗衝擊耐磨損零件。
飲食輕工業：製造面板，菜板，工作面板，凸輪，齒輪等。
陶瓷業：製造各種規格滾壓頭，濾板，車輪等。
運動業：滑雪具襯裡，履帶冰雪汽車部件，滑翔機攔地板，鋼球裝置部件，各種軸承襯瓦套，滾動球道，機動雪橇零件等。
