超高分子量聚乙烯板材

一、超高分子量聚乙烯板材的简介

超高分子量聚乙烯板材英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯。

分子式：—(—CH2-CH2—)—n—，密度：0.936～0.964g/cm3。热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃。

机械性能高于一般的高密度聚乙烯。具有突出的抗冲击性、耐应力开裂性、耐高温蠕变性、低摩擦系数、自润滑性，卓越的耐化学腐蚀性、抗疲劳性、噪音阻尼性、耐核辐射性等。

使用温度100～110℃。耐寒性好，可在-269℃下使用。密度0.985g/cm3，分子量200万的产品，其断裂拉伸强度40MPa，断裂伸长率350%，弯曲弹性模量600MPa，悬臂梁缺口冲击冲不断。磨耗量(MPC法)20mm。

UHMWPE有极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性，耐热性优于一般PE，缺点是耐热性（热变形温度）低、加工成型性差，外表面硬度，刚性，耐蠕变性不如一般工程塑料，膨胀系数偏大。UHMWPE流动性差，熔融状态下粘度极高，是呈橡胶状的高粘弹性体，早期仅能用压制和烧结方法成型，目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。

二、超高分子量聚乙烯板材特点

1、提高耐磨性。提高分子量聚乙烯最引人注目的一个性能是它具有极高耐磨性，这一性能有许多工程应用中都是十分宝贵的。在目前所有塑料中，其耐磨性是最好的，就连许多金属材料(如碳钢、不锈钢、青铜等)的有规则磨性也不如它。随着聚乙烯分子量的升高，这种材料就越耐磨。

2、极高的抗冲击性能。超高分子量聚乙烯的抗冲强度和它的分子量有关，分子量低于200万时，随分子量增长，冲击强度增高，在200万左右达到一峰值，这时峰后，分子量 再升高冲击强度反而会下降。这是由于分子链非常时妨碍了它的光晶作用，使在大分子中存在大的无定形区因而可以吸收较大的冲击能量。

根据文献资料，超高分子量聚乙烯和其它塑料按ASTM-D256方法测定的冲击强度值，从比较中得出：超高分子量聚乙烯的常温抗冲击性可分为以 耐冲击著称的聚碳酯媲美，应用于常用的工程塑料。超高分子量聚乙烯即使有-40oC低温下，仍有很讥的抗冲击性能，甚至在液气-269oC温度下，仍然能 保持较好的耐冲击性能，这种优异的低温特性，使超高分子量聚乙烯的应用扩展到低温工程领域。

3、很低的磨擦系数。超高分子量聚乙烯非常耐磨，而且磨擦系数低、自润滑性良好，是一种理想的轴承轴套、滑块、衬里材料。

使用超高分子量聚乙烯作为设备的磨擦部件，除可提高耐磨寿命外，还可收到节能效果。

4、良好的耐化学腐蚀性。超高分子量聚乙具有良的耐化学腐蚀特性，除浓硝酸、浓硫酸外，它在所有的碱液、酸液中都不会受腐蚀，并且可在温度(80oC的浓盐酸中应用，在<20%的硝酸、<75%的硫酸中也是稳定的，它对水、液体洗涤也很稳定。)

但是，超高分子量聚乙烯在芳香料或卤代料化合物中(特别是在温度较高的状况下)极易溶胀，因此，应用时要特别注意。

5、很低吸水性。超高分子量聚乙烯吸水率很低，它几乎是不吸水，在水中不膨胀，比尼龙的吸水性小得多。

6、热学性能。按ASTM(负荷4.6kg/cm2)方法的测定，热变形温度为85oC,在较小的负荷下，使用温度可达90oC，在特殊情况下，允许在更高的温 度下使用，由于超高分子量聚乙烯是一种韧性极好的材料，因而它的耐低性能也非常优异，在-269oC低温下，仍具有一定的延展性，而没有脆裂迹象。

7、电性能。超高分子量聚乙烯在很宽的温度范围内，都具有很优良的电性能，它的体积电阻达10-18CM，击穿电压达50KV/mm,介电常数2.3。在较宽的温度及频率范围内，它的电性能变化极小。在耐热温度范围内，很适宜用作电气工程的结构材料和纸厂的材料。

8、无毒性超高分子量聚乙烯无味、无毒、无臭，本身无腐蚀性，具有生理循性和生理适应性，美国食品与药品管理局(FDA)和美国农业部(USDA)允许它用于与食品和药品接触的场合。

它的这些特性，特别是耐磨、抗冲击性、自润滑性能，在工程塑料中都是最好的。

三、超高分子量聚乙烯板材的应用领域

1、造纸工业：真空箱面板、脱水板、刮板、密封条、切纸机轴套等。

2、饮料食品机械：利用耐磨性、耐冲击性、不粘结、卫生无毒性，制作工作板、输送、齿轮等。

3、水处理：污水处理厂的污泥刮板、螺旋输送机衬板、泥浆泵叶轮、泵轴套、澄清装置齿轮和沉淀池的衬板等。

4、纺织机械：利用抗冲击性、耐磨性和自润滑性，如36齿轮、梭弹架机缓冲挡板、轴承衬瓦等。

5、医疗器械：人体植入物、人造关节、矫形外科器械和支架、外科手术器。

6、汽车制造：超高分子量聚乙烯制品不仅能够减少零件数量，在降低噪声方面也起到了很好的作用。生产厂家应利用超高分子量聚乙烯制品成型的特点，尽量是多个零件一体化，减少数目，设法达到一次成型复杂零件的目的。汽车超高分子量聚乙烯的使用量每年呈增长趋势。

四、超高分子量聚乙烯板材的使用说明

1 、初次使用，待料仓物料储存至整个仓容量的三分之二后，再行卸料。

2 、运行中，要始终保持物料的进仓落料点的仓内物料堆上，并始终保持仓内物料储存量在整个仓容量的二分之一以上。

3 、严禁物料直接冲击衬板。

4 、各种物料的硬度颗粒不同，不得随意更换物料和流量，若需改变，不得大于原设计能力的 12% ，随意改变物料或流量将会影响衬板的使用寿命。

5 、使用环境温度，一般不宜大于 80 ℃。

6 、不得使用外力破坏其结构和随意松动紧固件。

7 、物料在仓内静止状态时间不宜超过 36 小时（较粘性物料请不要在仓内停留，以防结块），含水量小于 4% 的物料可适当延长静止时间。

8 、在温度较低的时候，请注意物料在仓内的静止时间，避免产生冻块。

五、超高分子量聚乙烯板材的改性

一、流动性改性：

①UHMWPE与LCP共混，大大改善了流动性，可以用单螺杆挤出机加工；LCP添加量越多，混合料的流动性也越好；

②UHMWPE与PE共混，PE的添加量在30%以下，以确保共混料既有良好的加工性，又不会降低太多优异性能；

③UHMWPE中加入10%以下的聚乙烯蜡、硬脂酸盐等助剂；

④UHMWPE中加入3~5%的层状纳米硅酸盐，熔体流动指数可以达到0.2~0.4g/10min；

⑤UHMWPE中加入1%的热解硅石，可以作为聚乙烯的成核剂来改善流动性。

二、耐磨性改性：

加入偶联处理过的二硫化钼、石墨、超细炭黑、超细玻璃微珠、碳纤维、聚四氟乙烯等可以降低摩擦系数、提高耐磨性；而加入橡胶、聚氨酯等则提高摩擦系数。

三、耐热性改性：

用等离子体交联处理后，可提高UHMWPE的使用温度达到200℃；在UHMWPE中填充偶联处理过的无机填料（如玻璃微珠、硅灰石、滑石粉、云母、碳酸钙等）可以明显提高热变形温度HDT。

四、导热性改性：

加入铜粉、铝粉、铅粉等金属粉末可以提高UHMWPE的导热性；

五、力学改性：

用玻纤、碳纤、超细玻璃微珠、滑石粉、云母、碳酸钙、高岭土、针状硅灰石、三氧化二铝、二氧化硅等填充，可以提高UHMWPE的强度、硬度、刚性等指标。