Propietats bàsiques del polietilè de pes molecular ultra-alt (UHMWPE)

El polietilè de pes molecular ultra-alt (UHMWPE) es refereix generalment a polietilè amb una massa molecular relativa de 150 × 104 o més, i és un nou tipus de plàstic d’enginyeria. La densitat de UHMWPE amb una massa molecular relativa mitjana de 200 × 104 és només de 0,935g/cm3, que és inferior a la de la resta de plàstics d’enginyeria, generalment més del 50% inferior a la de PTFE, i més del 30% inferior a la La del paraformaldehid, de manera que els seus productes es caracteritzen per un pes lleuger. UHMWPE té una varietat d’excel·lents propietats mecàniques, propietats físiques, propietats químiques, molt resistents al desgast, resistents a la corrosió, resistents a l’impacte, auto-lubricant, factor de fricció baixa, baixa absorció d’aigua, no fàcil d’adherir-se a objectes estrangers, higiene i La no toxicitat, el reciclatge i la baixa resistència a la temperatura, etc., en particular, la seva resistència a l’abrasió és especialment destacada. Les seves mancances són una mala resistència a la calor, baixa duresa, baixa resistència a la tracció, males propietats retardants de la flama.

1. Dades de rendiment de UHMWPE

2. Propietats mecàniques

(1) Resistència a l'impacte

La força d’impacte de l’UHMWPE es troba entre els millors en els plàstics d’enginyeria. UHMWPE pot mantenir una excel·lent resistència a l’impacte fins i tot a baixa temperatura, i fins i tot en nitrogen líquid (-196 ℃), UHMWPE també té una bona força d’impacte, cosa que és una característica que altres plàstics no tenen. La seva força d’impacte comença a augmentar amb l’augment de la massa molecular relativa, la massa molecular relativa de 150 × 104 o més per assolir el seu valor màxim, i després amb la massa molecular relativa de l’augment i disminuir gradualment. La força d’impacte de UHMWPE és aproximadament 2 vegades més que el policarbonat, ABS 5 vegades, PA, paraformaldehid i PBT més de 10 vegades.

(2) Resistència a l’abrasió

La resistència a l’abrasió dels UHMWPE supera la llista de plàstics, diverses vegades superior a la de l’acer i el llautó de carboni, i la seva resistència a l’abrasió es pot millorar encara més amb l’augment de la massa molecular relativa. La figura 1-1 mostra la comparació de la resistència al desgast entre UHMWPE i altres materials. Les condicions de prova són les següents: el morter es compon de 2 parts de massa d’aigua i 3 parts de sorra; La velocitat de rotació de la peça de prova és de 900R/min; El temps de funcionament és de 7h.

Comparació de la resistència a l’abrasió d’UHMWPE amb altres materials

(3) auto-lubricació

UHMWPE té una auto-lubricació excel·lent i un factor de fricció dinàmic baix comparable al de PTFE. La taula 1-2 enumera la comparació del factor de fricció dinàmica entre UHMWPE i altres plàstics d’enginyeria. Es pot veure que el factor de fricció cinètica de UHMWPE sota lubricació d’aigua és 1/2 de la de PA66 i POM, i en condicions no lubricades només és en segon lloc a PTFE, que té la millor propietat auto-lubricant entre els plàstics. Quan funciona de forma lliscant o rotativa, té un millor rendiment lliscant que l’acer i el llautó amb l’addició d’oli lubricant. A més, el preu de la UHMWPE és baix, de manera que en el camp de la tribologia es considera un material de fricció amb una proporció de rendiment molt bona.

Comparació del factor de fricció dinàmica entre UHMWPE i altres plàstics d’enginyeria

(4) Força a la tracció

La força de rendiment de tracció de UHMWPE està relacionada amb la massa molecular i la densitat relatives, amb l’augment de la massa molecular relativa i la densitat disminueixen, la força de rendiment a la tracció també disminueix; Tanmateix, quan la densitat és de 0,94g/cm3 o la massa molecular relativa és superior a 150 × 104, el canvi de la força de rendiment de la tracció és relativament petita i, bàsicament, sol ser un valor fix. La força de ruptura a la tracció només està relacionada amb la massa molecular relativa, i l'efecte de la densitat sobre ella és bàsicament insignificant. Al contrari de la força de rendiment a la tracció, amb l’augment de la massa molecular relativa, la força de trencament a la tracció s’incrementa en conseqüència.

3. Propietats elèctriques

De la mateixa manera que el polietilè ordinari, la cadena molecular d’UHMWPE només es compon de carboni i hidrogen, les propietats elèctriques de l’UHMWPE són independents de la mida de la massa molecular relativa, de manera que té excel·lents propietats d’aïllament elèctric. La seva resistivitat del volum és tan alta com 1016 ~ 1018ω-cm, i la tangent de pèrdua dielèctrica és (2 ~ 3) × 10-4. 4.

4. Propietats tèrmiques

La resistència a la calor de UHMWPE no és alta, la temperatura d’ús generalment està per sota dels 100 ℃. No obstant això, a causa de la seva massa molecular relativa és molt gran, de manera que la temperatura de distorsió de la calor i el punt de suavització de Vicat són superiors al de HDPE ordinari, el punt de fusió de UHMWPE (136 ℃) és més o menys el mateix que el de HDPE ordinari, Tot i això, UHMWPE té una resistència a la temperatura molt bona, la millor entre tots els plàstics, la temperatura de la britor és inferior a -70 ℃, fins i tot si la temperatura de l’heli líquid (-3 ℃) és inferior a -70 ℃ i la temperatura de l’heli líquid (-4 ℃) està per sota de -70 ℃, i la temperatura de la temperatura de l'heli líquid és inferior a -70 ℃. La temperatura de britor és inferior a -70 ° C, i fins i tot a temperatures de l’heli líquid (-269 ° C) encara té certa resistència d’impacte i resistència a l’abrasió. Fins i tot a la temperatura de l’heli líquid (-269 ℃), encara té certa resistència d’impacte i resistència a l’abrasió. El rang de temperatures de treball és de -265 a 100 ℃, i encara pot mantenir una bona duresa i força sense britenitat quan la temperatura és tan baixa com -195 ℃, de manera que es pot utilitzar en parts de baixa temperatura, canonades i temperatura molt baixa situacions com la indústria nuclear.

5. Resistència química

UHMWPE té una excel·lent resistència química. Dietà, etilenglicol, gasolina, heptà, hexà, ciclohexà, disulfur de carboni, isopentanol, èster d’etil, metil isobutil cetona, benzè metanol, etc. de l’aparició de fenòmens anòmals, l’actuació dels diversos tipus de pràcticament cap canvi. Això es deu al fet que el polietilè de pes molecular ultra alt no té cap grup funcional en l'estructura molecular i gairebé no hi ha cadena ramificada i doble enllaç, així com una cristalinitat alta. Tot i això, no és estable en l’àcid sulfúric concentrat, l’àcid clorhídric concentrat, l’àcid nítric concentrat, els hidrocarburs halogenats i els hidrocarburs aromàtics i altres dissolvents, i la velocitat d’oxidació augmenta amb l’augment de la temperatura.

6. Absorció d'aigua

La taxa d’absorció d’aigua d’UHMWPE és la més petita entre els plàstics d’enginyeria (vegeu la taula 1-3), que es deu al fet que la cadena molecular d’UHMWPE consisteix en elements de carboni i d’hidrogen, i no hi ha cap grup polar a la molècula, De manera que la taxa d’absorció d’aigua és extremadament baixa. Per tant, els productes no canviaran de mida a causa de l’absorció d’aigua ni tan sols en un entorn humit i, alhora per assecar -se abans de modelar i processar.

Absorció d'aigua de diversos plàstics d'enginyeria comuns

7. Aplicacions de polietilè de pes molecular ultra alt

Amb el millor rendiment global, UHMWPE s’ha utilitzat àmpliament en els camps de maquinària, electrodomèstics, envasos d’envasos, equips químics, transport, emmagatzematge i transport de materials, transport de canonades, equips mèdics i esportius, etc. Els productes principals són: fulls, Pipes, varetes i productes acabats. Els productes principals són: plaques, canonades, varetes i productes acabats, que inclouen engranatges, coixinets, casquets, rodets, baranes de guia, lliscadors, revestiments, etc. A partir de la tecnologia de processament dels productes es pot dividir en modelat, mecanitzat, extrusió, modelat per injecció, estampació, modelat de cops, modelat de rotlle, modelat de processament termoplàstic i modelat de dibuix de filferro.