通过与其它树脂共混、添加助剂来改善UHMWPE的加工性能、耐热性等不足之处。
⑴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。
⑵耐磨改性: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。
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UHMWPE用于一些性质很不相同的用途。它用于摩托雪撬的齿轮传动和鼓风吹雪机的叶轮,在这些场合,利用UHMWPE的低温韧性、耐腐蚀性和润滑性。
在采矿工业中,UHMWPE用作斜槽和料斗的滑动面,利用了它的优异耐磨性和耐化学性。新一代的自动卸货矿石运输船、铁路货车和大卡车可能应用UHMWPE,因其具有表面光滑、不粘性和耐磨性。这些特性使其也可用于农业和运土机械,用UHMWPE材料防护钢材。
耐化学性和表面光滑性的综合可涉及许多用途。食品加工工业用UHMWPE作为切肉等用板的表面材料,这里需要无孔表面。
加工处理食品和药品传送机用UHMWPE作接触表面和辊子,具有自润滑性、耐沸水和耐化学清洁剂的性能。为延长使用寿命并使运转流畅,装瓶灌注生产线常采用UHMWPE制的同步螺旋加料器和齿带。UHMWPE在纸张和废水处理工业中用于轴承、脱水底板、滑轨和过滤装置。多孔UHMWPE用作电解槽隔板,展现材料优良的耐腐蚀性。
高强度UHMWPE纤维是一种新近开发的材料目前在发展。这种纤维已用于竞赛帆船,这里要求材料具有抗霉变性和制成的零件具有尺寸稳定和重量轻的综合性能。这种纤维也用作复合结构的增强材料。
一些研究者已研究出UHMW的注塑或螺杆挤塑技术。使用按规格改制的设备和很简单的厚壁零件设计,在注塑中已获得有限的成功。在螺杆挤塑中的尝试导致聚合物降解或设备损坏。
用于UHMWPE的最通常加工技术是压塑。使用大型液压机可生产50Sq·ft.大小和许多英寸厚度的板材。薄板材或带材通常用切片短条或块料来生产。厚壁挤塑可以使用由往复式推料杆送料的具有特长滞留时间的口模喂料。塑料制品有限公司锻制技术已发展,在约390F下热压成型和在热模中压缩。UHMWPE可以通过热压板焊接或旋压焊接而连接在一起。板材加热到302T可在金属冲击设备上冲击。粘合系统形成的接缝承受剪切值达6.3MPa。
使用锋利工具和冷却,UHMW较易加工。为使零件具有更簿截面或更精细,机械法是常用的加工方法。加工过程,如钻、磨、旋、锯、刨和螺纹切削为例行工序。对于长时间生产操作过程,建议使用硬质合金工具。
若干加工过程是以UHMWPE和油共混物为基础。形成的凝胶可以在普通塑料挤出机上挤塑加工成板材或长丝。从板材中分离出油使其成为多孔材料,适用于电解槽隔离板或过滤膜。从凝胶长丝中取向和分离油可生产出拉神特性优于钢的纤维。
⒈UHMWPE的加工特性
UHMWPE虽然是热塑性塑料,但是其加工性能却不好。
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超高分子量聚乙烯英文名:Ultra-High Molecular Weight Ployethylene,缩写:UHMWPE
超高分子量聚乙烯UHMWPE是分子量高达100万~600万的一类聚乙烯聚合物,具有的分子链长度是高密度聚乙烯的10~20倍。更长分子链(更高的分子量)赋予了UHMWPE的主要优势在于韧性、耐磨性和抗应力开裂性。由于它是聚乙烯的一种,UHMWPE也具有润滑性、耐化学性和通用HDPE的优良电性能。长分子链使材料在通用的模塑和挤塑设备上难于加工。加热到熔点以上,UHMW变成透明的,但不流动。
UHMWPE虽然属于聚乙烯家族,但因其分子量太高而具有和普通聚乙烯完全不同的性能,所以有人也把UHMWPE划分为工程塑料。
UHMWPE具有广阔的市场潜力,它的开发成功被普遍认为是20世纪十大科技成果之一。
UHMWPE是用齐格勒聚合法生产的。加工过程要求特别高的纯净度,乙烯单体杂质控制在百万分之几。产品是一种白色粉末,颗粒大小与食盐相近。该聚合物通过溶液粘度的方法来检测,据此计算特性粘度IV和分子量MW。UHMWPE根据ASTM定义,其重均分子量MW大于300万。现有的UHMWPE品级的分子量MW在300~600万之间。一般根据特性粘度IV来分类,IV为20dl/g,其分子量MW大约为300万;IV为30则表示MW为600万。
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