高分子量聚乙烯的英文是:Ultra High Molecular Weight Polyethylene,这是现有可应用于恶劣工作环境及多种用途的聚乙烯。在许多高难度的应用条件下适用性非常好。
高分子量是这种聚合物与众不同的特质,其具有300至600万的分子量,而高密度聚乙烯树脂只有30万至50万。这种差别是保证高分子量聚乙烯具备足够的强度,以达到低等聚合产品所不可能具备的耐磨损和抗冲击能力。高分子量聚乙烯的高分子量的含义是它不会融化并向液体一样流动,因而加工方法由粉末金属技术衍生。传统的塑料加工技术,比如注塑成型、吹塑和热定型,无法应用于高分子量聚乙烯。挤压成型是应用于这种树脂常见的加工工艺,这样生产出来的产品韧性更强。
原料
根据美国菲利普石油公司的划分方法,分子量在150万以上的聚乙烯称为“高分子量聚乙烯(UHMWPE)”。德国赫斯特(Hoechst)公司、美国赫尔克乐斯(Hercules)公司和日本三井石油化学公司是世界上生产UHMWPE的三大公司,中国主要生产厂家是北京助剂二厂、上海高桥石化公司化工厂。高分子量聚乙烯板的原料,就是分子量在150万以上的高分子量聚乙烯.
特点
UHMWPE极高的分子量赋予其优异的使用性能,而且属于适中、性能优良的热塑性工程塑料,它几乎集中了各种塑料的优点,具有普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能。事实上,目前还没有一种单纯的高分子材料兼有如此众多的优异性能。
耐磨性
UHMWPE的耐磨性居塑料之冠,并超过某些金属,图1为UHMWPE与其它材料耐磨性比较。从图1可以看出,与其它工程塑料相比,UHMWPE的沙浆磨耗指数仅是PA66的1/5,HEPE和PVC的1/10;与金属相比,是碳钢的1/7,黄铜的1/27。这样高的耐磨性,以致于用一般塑料磨耗实验法难以测试其耐磨程度,因而专门设计了一种沙浆磨耗测试装置。UHMWPE耐磨性与分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。
耐冲击性
UHMWPE的冲击强度,在所有工程塑料中名列前茅,为UHMWPE与塑料冲击强度比较,从图2中可以看出,UHMWPE的冲击强度约为耐冲击PC的2倍,ABS的5倍,POM和PBTP的10余倍。耐冲击性如此之高,以致于采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。其冲击强度随分子量的增大而提高,在分子量为150万时达到大值,然后随分子量的继续升高而逐渐下降。值得指出的是,它在液氮中(-195℃)也能保持优异的冲击强度,这一特性是其它塑料所没有的。此外,它在反复冲击表面硬度更高。
自润滑性
UHMWPE有极低的摩擦因数(0.05~0.11),故自润滑性优异。为UHMWPE与塑料摩擦因数比较。从表1可以看出,UHMWPE的动吗擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2,在无润滑条件下仅次于塑料中自润滑性(PTFE);当它以滑动或转动形式工作时,比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。因此,在摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。
耐化学药品性
UHMWPE具有优良的耐化学药品性,除强氧化性酸液外,在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质(酸、碱、盐)及有机介质(荼溶剂除外)。其在20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30d,外表无任何反常现象,其它物理性能也几乎没有变化。
冲击能吸收性
UHMWPE具有优异的冲击能吸收性,冲击能吸收值在所有塑料中高,因而噪声阻尼性能很好,具有优良的削音效果。
耐低温性
UHMWPE具有优异的耐低温性,在液氦温度(-269℃)下仍具有延展性,因而能够用作核工业的耐低温部件。
卫生无毒性
UHMWPE卫生无毒,可用于接触食品和药物。
不粘性
UHMWPE表面吸附能力非常微弱,其抗粘符能力仅次于塑料中不粘性好的PTFE,因而制品表面与其它材料不易粘符。
吸水性小
UHMWPE吸水率很低;因而在成型加工前一般不必干燥处理。
密度
UHMWPE与其它工程塑料密度比较相对来说低。
拉伸强度
由于UHMWPE具有朝拉伸取向的结构特征,所以有无可匹敌的高拉伸强度,因此可通过凝胶纺丝法制得高弹性模量和强度的纤维,其拉伸强度高达3~3.5GPa,拉伸弹性模量高达100~125GPa;纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中高的,比碳纤维大4倍,比钢丝大10倍,比芳纶纤维大。
耐老化性
高分子量聚乙稀(UHMW—PE)具有很好的耐老化性能,使用时间更长,节约成本。
吸能
利用高分子量聚乙稀(UHMW—PE)的吸能特点,可广泛应用在机械设备行业中,用于钢铁材质表面,减少摩擦。
阻燃
通过加入阻燃剂,使高分子量聚乙稀(UHMW-PE)具有阻燃性。