超高分子量聚乙烯板材應(yīng)用領(lǐng)域

1、簡(jiǎn)介 超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(簡(jiǎn)稱UHMWPE)，是分子量100萬(wàn)以上的聚乙烯。 分子式：(CH2-CH2)n，密度：0.9360.964g/cm3。熱變形溫度(0.46MPa)85，熔點(diǎn)130136。 UHMWPE性質(zhì)特點(diǎn)為：極好的耐磨性，良好的耐低溫沖擊性、自潤(rùn)滑性、無(wú)毒、耐水、耐化學(xué)藥品性，耐熱性優(yōu)于一般PE，缺點(diǎn)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料，膨脹系數(shù)偏大。UHMWPE流動(dòng)性差，熔融狀態(tài)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(jié)方法成型，目前

2、也可用擠出、注塑和吹塑方法加工。 特殊功能 機(jī)械性能高于一般的高密度聚乙烯。具有突出的抗沖擊性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性、耐高溫蠕變性、低摩擦系數(shù)、自潤(rùn)滑性，卓越的耐化學(xué)腐蝕性、抗疲勞性、噪音阻尼性、耐核輻射性等。 使用溫度100110。耐寒性好，可在-269下使用。密度0.985g/cm3，分子量200萬(wàn)的產(chǎn)品，其斷裂拉伸強(qiáng)度40MPa，斷裂伸長(zhǎng)率350，彎曲彈性模量600MPa，懸臂梁缺口沖擊沖不斷。磨耗量(MPC法)20mm。 應(yīng)用領(lǐng)域 UHMWPE可以代替碳鋼、不銹鋼、青銅等材料用于紡織、造紙、食品機(jī)械、運(yùn)輸、醫(yī)療、煤礦、化工等部門 。如紡織工業(yè)上技梭器、打梭棒、齒輪、聯(lián)結(jié) 、掃花桿、緩沖塊、偏心

3、塊、桿軸套、擺動(dòng)后果等耐沖擊磨損零件。造紙工業(yè)上做箱蓋板、刮水板、壓密部件、接頭、傳動(dòng)機(jī)械的密封軸桿、偏導(dǎo)輪、刮刀、過(guò)濾器等；運(yùn)輸工業(yè)上做粉狀材料的料斗、料倉(cāng)、滑槽的襯里。 UHMWPE可做各種機(jī)械的零部件，包括食品機(jī)械的齒輪、蝸輪、蝸桿、軸承。化工中做泵、閥門、檔板、濾板。醫(yī)療上，還可用于心臟瓣膜、短形外科零件，人工關(guān)節(jié)及節(jié)育植入體。體育上做滑冰地板、滾地球道、滑雪板、機(jī)動(dòng)雪橇零件。UHMWPE可以做高模量纖維，制造防彈衣、飛機(jī)座椅、海運(yùn)、漁業(yè)用繩索等。 應(yīng)用范圍與聚酰胺、聚四氟乙烯相近，耐磨性超過(guò)碳鋼，做齒輪、軸承、軸瓦、星輪、閥門、泵、導(dǎo)軌、密封填料、設(shè)備襯里、滑變板、人工關(guān)節(jié)等，纖維作

4、防彈衣、繩索等。 超高分子量聚乙烯具有許多優(yōu)異的性能，然而如此優(yōu)異的工程塑料卻很少有人知道它的存在，這主要是由于以前對(duì)超高分子量聚乙烯的熔體特性研究不足，加工方法基本上還停留在落后的壓制一燒結(jié)工藝上。近年來(lái)，隨著超高分子量聚乙烯加工技術(shù)的不斷發(fā)展，其制品已在許多領(lǐng)域中獲得了成功的應(yīng)用。 紡織工業(yè) 超高分子量聚乙烯在紡織工業(yè)上的使用歷史最長(zhǎng)。織布機(jī)上的部件需要具有耐沖擊性、防震裂性、自潤(rùn)滑性和消音性，使紡織機(jī)械成了超高分子量聚乙烯最早應(yīng)用的領(lǐng)域。從20世紀(jì)50年代第一個(gè)超高分子量聚乙烯部件生產(chǎn)出來(lái)之后，相繼有200多種超高分子量聚乙烯的紡織部件問(wèn)世。超高分子量聚乙烯的韌性在高速織布機(jī)的皮結(jié)上得到

5、充分顯示：皮結(jié)的作用就是停止和敲擊梭子，使它左右來(lái)回運(yùn)動(dòng)穿過(guò)織布機(jī)。梭子通常是3-5 kg重的鋼制品，在最高速度下，沖擊次數(shù)可達(dá)200次rain。 在使用超高分子量聚乙烯之前，能接受如此沖擊力的只有水牛皮結(jié)，它可經(jīng)受100萬(wàn)次沖擊。而在相同條件下，采用超高分子量聚乙烯皮結(jié)可以接受500萬(wàn)1 500萬(wàn)次沖擊 。目前，國(guó)外在每臺(tái)紡織機(jī)上應(yīng)用的超高分子量聚乙烯零件平均有3O件。如投梭器、打梭棒、齒輪、聯(lián)結(jié)器、掃花桿、緩沖塊、偏心塊、桿軸套、擺動(dòng)后梁等耐沖擊磨損零件 。 化學(xué)工業(yè) 超高分子量聚乙烯的耐磨性和耐藥品性使其在化工機(jī)械中獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。采用超高分子量聚乙烯代替金屬材料制成的耐酸泵、傳動(dòng)機(jī)械、水泵、

6、軸套、密封墊板、齒輪等，不僅使用壽命大大延長(zhǎng)，而且使成本大為降低 。 超高分子量聚乙烯還可作改性添加劑，添加到別的化合物中達(dá)到改善其化學(xué)性能的目的。如采用振動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)可使熔融的超高分子量聚乙烯滲透到聚丙烯中，使無(wú)定型的超高分子量聚乙烯與聚丙烯形成復(fù)雜的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而改善聚丙烯的斷裂伸長(zhǎng)率和屈服強(qiáng)度。超高分子量聚乙烯還可用作聚丙烯的沖擊強(qiáng)度改性劑、拉伸強(qiáng)度改性劑和增韌增強(qiáng)劑。 造紙工業(yè) 造紙業(yè)是超高分子量聚乙烯應(yīng)用較普遍的領(lǐng)域，利用超高分子量聚乙烯的耐磨性與耐沖擊性，可用于制造偏導(dǎo)輪、刮刀、噴嘴與過(guò)濾器等。超高分子量聚乙烯可廣泛用于造紙機(jī)的吸水箱蓋板、刮水板，它保護(hù)了價(jià)格昂貴的銅網(wǎng)或不銹鋼

7、網(wǎng)，減少了停機(jī)時(shí)間，為造紙業(yè)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，造紙工業(yè)所需超高分子量聚乙烯量占其總消費(fèi)量的10，給造紙業(yè)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益。 包裝食品機(jī)械由于+-餓+ 通用機(jī)械 超高分子量聚乙烯由于具有優(yōu)良的耐磨性、耐沖擊性，故在機(jī)械行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。用超高分子量聚乙烯制作農(nóng)用收割機(jī)的齒輪，比鋼制品便宜13，而壽命則要高2倍。因超高分子量聚乙烯在一269(液氦溫度)如此極低溫度下仍能保持各種特性，故常用作冷凍機(jī)等低溫裝置的機(jī)械部件。又因超高分子量聚乙烯對(duì)放射性射線有較好的遮蔽效果，故可用作原子能發(fā)電站的遮蔽板。 醫(yī)用材料 由于超高分子量聚乙烯的衛(wèi)生、無(wú)毒和極好的耐磨性，是理想的醫(yī)用高分子材料，可

8、用于心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)及節(jié)育植入體等。從使用性能上看，由超高分子量聚乙烯制成的人工髖關(guān)節(jié)，耐磨性和安全性比聚四氟乙烯更為優(yōu)異。20世紀(jì)60年代初就有人用超高分子量聚乙烯作為人體髖關(guān)節(jié)，五年后經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，磨損量還不到1 mnl，據(jù)資料報(bào)道，優(yōu)質(zhì)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)的耐磨時(shí)間可達(dá)50年。 體育運(yùn)動(dòng)器材 利用超高分子量聚乙烯的自潤(rùn)滑性和耐磨性及耐寒性，可將其用于滑冰、滑雪、水上運(yùn)動(dòng)等體育器材的滑動(dòng)部件，還可制作保齡球的球道，曲棍球場(chǎng)的護(hù)板，雪花干擾裝置，機(jī)動(dòng)雪橇鏈輪以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的自動(dòng)裝置等。 煤礦工業(yè) 超高分子量聚乙烯在煤礦工業(yè)中的應(yīng)用具有廣闊的前景。由于該材料具有高耐磨性、摩擦系數(shù)小

9、、耐沖擊、成本低、工藝性能好等特性，可利用該材料制成煤礦機(jī)械軸瓦、軸套、平板，壓濾機(jī)濾板，噴漿機(jī)摩擦片及篩板等。這樣不僅延長(zhǎng)了使用壽命，同時(shí)也提高了工作效率，可帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。采煤用的溜道材料改用超高分子量聚乙烯后，不但可以節(jié)省大量鋼鐵，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以降低原溜道的坡度，增大煤的產(chǎn)量。煤倉(cāng)采用超高分子量聚乙烯襯里之后，可提高煤倉(cāng)的儲(chǔ)量和防止堵塞。超高分子量聚乙烯用作洗煤廠震動(dòng)篩煤機(jī)的篩板，可降低噪音，改善勞動(dòng)環(huán)境。此外，超高分子量聚乙烯還可用于制造煤的輸送管道、過(guò)濾器的刮板等的材料。 機(jī)械運(yùn)輸工業(yè) 在鐵路系統(tǒng)上，可用超高分子量聚乙烯作連接器的耐磨板材、支持架、貯藏車和卸貨物件

10、。農(nóng)業(yè)機(jī)械、交通運(yùn)輸工業(yè)使用的傳送裝置、滑塊座、固定板、導(dǎo)軌等如用超高分子量聚乙烯取代金屬材料，使用壽命可提高1050倍。 設(shè)備襯里 利用超高分子量聚乙烯的自潤(rùn)滑與難黏附性、耐磨與耐沖擊性，可制成推土板襯里，挖土機(jī)鏟斗和自卸車車廂的內(nèi)襯。為了穩(wěn)定輸送煤、水泥、石灰石、小麥、砂糖等粉粒，這些物質(zhì)的料倉(cāng)、料斗、槽均可用超高分子量聚乙烯的板材作襯墊。 過(guò)去糧食加工廠采用鋼管進(jìn)行風(fēng)送糧食，帶來(lái)鋼管磨損和粉塵污染環(huán)境的問(wèn)題，并有造成粉塵爆炸的危險(xiǎn)，每年要消耗大量鋼材。北京面粉二廠" 采用超高分子量聚乙烯片材卷成管(代替整管試驗(yàn))做管襯，發(fā)現(xiàn)耐磨度提高了710倍，而且改善了環(huán)境，減小了噪音，避免

11、了爆炸的危險(xiǎn)。 異型材及管材 近幾年來(lái)，隨著超高分子量聚乙烯加工技術(shù)的不斷突破，異形擠出制品已在一般機(jī)械、食品機(jī)械、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)療器械、文娛用品等方面獲得應(yīng)用。超高分子量聚乙烯異形材還用于小型除雪機(jī)、貯藏器、真空干燥機(jī)的截面導(dǎo)軌制品等方面。隨著加工技術(shù)的發(fā)展，超高分子量聚乙烯的應(yīng)用領(lǐng)域必將不斷擴(kuò)大。 由于超高分子量聚乙烯具有如前所述的種種優(yōu)良特性，所以用它制造管材也是一項(xiàng)重要的應(yīng)用途徑。 超高分子量聚乙烯管材在糧食加工業(yè)的用途：主要用于糧食的輸送，如小麥、大米及其它谷物等?，F(xiàn)在大多數(shù)糧倉(cāng)及糧食加工廠均使用鍍鋅鐵皮管，一般05 mn'l壁厚者使用壽命只有23個(gè)月，因此迫切需要一種耐磨并具

12、有自潤(rùn)滑性材料制成的管材來(lái)代替現(xiàn)正使用的鐵皮管，首選的材料就是超高分子量聚乙烯，深受糧食加工行業(yè)的歡迎。2000年全國(guó)大中型面粉加工廠有2 500多家，小型面粉廠上萬(wàn)家，稻米、雜糧、飼料加工廠粗略估計(jì)也有幾千家，而每個(gè)糧食加工廠都有成百上千米管 路，由此可以看到在糧食加工業(yè)應(yīng)用的市場(chǎng)前景十分可觀。同時(shí)由于超高分子量聚乙烯可接觸食品，因此也適于食鹽和砂糖等產(chǎn)品的輸送。 超高分子量聚乙烯管材在礦粉、礦漿、砂石及電廠灰渣輸送方面的用途：超高分子量聚乙烯由于具有極高的耐磨性、自潤(rùn)滑性和耐腐蝕性，特別適合于煤粉、礦粉及固液混合漿狀物的輸送。普通鋼管用于輸送選礦廠的煤粉、磁鐵粉等重介質(zhì)，由于磨損嚴(yán)重，平均

13、每4個(gè)月就要更換一次，如果采用超高分子量聚乙烯管材，壽命將大大增加。此外，超高分子量聚乙烯除應(yīng)用于煤礦外，還可應(yīng)用于鐵礦、錳礦等黑色金屬礦業(yè)；銅礦、金礦、鋁礦等有色金屬礦業(yè)；石墨礦、石灰礦、鋁土礦、石膏礦等非金屬礦業(yè)。超高分子量聚乙烯管材也非常適用于水利航運(yùn)部門航道(海航、江航及河航)及碼頭清理泥沙所需的抽送管路等。 超高分子量聚乙烯管材的特殊用途是可制作特殊的塑料管制品?？蓪⒊叻肿恿烤垡蚁┲瞥珊癖诠懿?，然后分切成各種套筒，主要用于替代礦山皮帶運(yùn)輸機(jī)中的托輥及其鋼質(zhì)軸承。由于礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作條件十分惡劣，水、煤、泥、煤渣、礦砂、砂石等經(jīng)常進(jìn)入軸承內(nèi)，造成運(yùn)轉(zhuǎn)不靈便，甚至卡死，加劇了托輥和皮帶的磨損。因此軸承用量非常大，就煤炭工業(yè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，每生產(chǎn)100萬(wàn)t煤約消耗1.5萬(wàn)個(gè)軸承。皮帶機(jī)的日常維護(hù)主要是更換托輥，而托輥的維護(hù)主要是更換軸承。如果這些軸承都采用超高分子量聚乙烯制作，由于超高分子量聚乙烯的高耐磨性和高自潤(rùn)滑性，可大大簡(jiǎn)化皮帶機(jī)托輥的結(jié)構(gòu)，安裝維護(hù)非常方便，每年可為煤炭行業(yè)節(jié)省大筆費(fèi)用。 合成工藝 在齊格勒催化劑存在下，由乙烯或