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1、超高分子聚乙烯管道简介：超高分子量聚乙烯英文名 ultra-high molecular weight polyethylene(简称 UHMWPE)，是分子量150万以上的聚乙烯。分子式：(CH2-CH2)n。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。世界上最早由美国 AlliedChemical 公司于1957年实现工业化，此后德国 Hoechst 公司、美国 Hercules 公司、日本三井石油化学公司等也投入工业化生产。我国于1964年最早研 制成功并投入工业生产。限于当时条件，产物分子量约150万左右，随着工艺技术的进步，目前产品分子量可达1
2、00 万400万以上。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）耐低温性能优异，在-40 时仍具有较高的冲击 强度，甚至可在 -269下使用。 具有普通聚乙烯和其它工程塑料所无可比拟的综合使用性能：1）耐磨性极高，比尼龙66和聚四氟乙烯高 4倍，比碳钢高6倍，是目前所有合成树脂中最好的。2）冲击强度很高，为聚碳酸酯的2 倍，ABS 的5倍，且能在液氮温度（-196）下保持高韧性。3）自润滑性好，其自润滑性与聚四氟乙烯相当，磨擦系数仅为0.070.11；仅为钢材磨擦系数的1/31/
3、4。4）冲击能吸收值在所有塑料中为最高，消音效果很好。5）化学稳定性很高，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质及有机介质的作用。6）抗粘附能力极强，仅次于“塑料王”聚四氟乙烯。7）完全卫生无毒，可用于接触食品和药物。8）密度在所有工程塑料中最小，比聚四氟乙烯轻56%，比聚碳酸酯轻22%；密谋为钢的1/8，等等。由于以上优异的综合使用性能，UHMWPE 被欧美国家称为“ 令人惊异的塑料”而受到重视，在许多行业获得广泛的应用。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）优异的物理机械性能使它广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另
4、外，由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用。我公司均使用400万以上分子量的超高分子量聚乙烯 耐磨性（磨擦系数）耐冲击性：自润滑性：名称 动摩擦因数UHMW-PE0.100.220.050.100.050.08PTFE0.040.250.040.080.040.05PA660.150.400.140.190.060.11POM0.150.350.100.200.050.10自润滑 水润滑 油润滑材料 橡皮-固体 石墨-石墨 玻璃-玻璃 钢-钢 玻璃-金属 冰-冰摩擦系数 14 0.1 0.91 0.58 0.50.7 0.
5、050.15例子 内容氧化铁矿贮斗衬里 衬里材料：厚度为1/4的 UHMWPE 的板材介质：氧化铁颗粒度：80%小于30目29%细粉小于100目 产量：13000吨/天 应用结果：使用一年后，没发现磨损，粘结和“架桥 ”现象烧结厂的矿石贮仓 衬里材料：厚度为1/4的 UHMWPE 的板材介质：矿石颗料度：0-1水份：4-7% 应用结果：使用一年后，板材磨耗0.039(约mm)，没有发生粘结或滞留现象。煤加工过程溜槽 衬里材料：厚度为1/4的 UHMWPE 的板材介质：原烟煤颗料度为0-1/4 、灰份25%、硫：4%，产量： 600吨/天，应用结果：使用两年后，没发现磨损、粘结、滞留或“ 架桥
6、”现象。煤的输送料仓 衬里材料：厚度为1/4的 UHMWPE 的板材介质：带有煤灰的煤浆的煤炭颗粒度：0-1/4的 UHMWPE 板材产量：3000吨/天。应用结果：使用五年后，没发现明显磨损湿的硫酸钙溜槽 衬里材料：厚度为1/4的 UHMWPE 的板材介质：湿的硫酸钙颗粒度：泥浆装应用结果：该溜槽处于运输带下面，通过该溜槽喂料，把硫酸钙进一步加工。衬里使用一年后，没发现明显磨损，也没发生粘结、滞留现象。超高分子量聚乙烯衬板与不锈钢、微晶板对比分析表名 称 超高板15mm 不锈钢6mm 微晶板耐化学腐蚀性（强酸强碱） 耐 不耐 耐韧性（受到较大煤块外力） 良好不变形 不好易变形 不好易碎表面附
7、着性 不易 易 不易滑动磨擦系数（对煤） 较小0.10-0.20 较大0.45-0.58 较大0.2-0.35比 重 0.94-1.1 7.8 -施工结束仓体增加重量（按300m2计算） 4500公斤 14000公斤 10000公斤施工维护 简单方便 复杂 工期长 复杂 工期长吸水率 较小 较小 较大负载热变形温度 100 较大 较大冲击强度 正常 较大 较小使用寿命 10年 10年 5年技术参数：复合材料 液晶高分子原位复合材料液晶高分子原位复合材料是指热致液晶高分子(TLCP)与热塑性树脂的共混物，这种共混物在熔融加工过程中，由于 TLCP 分子结构的刚直性，在力场作用 下可自发地沿流动方
8、向取向，产生明显的剪切变稀行为，并在基体树脂中原位就地形成具有取向结构的增强相，即就地成纤，从而起到增强热塑性树脂和改善加工流 动性的作用。清华大学赵安赤等采用原位复合技术，对超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）加工性能的改进取得了明显的效果22 。用 TLCP 对超高分子量聚乙烯（ UHMW-PE）进行改性，不仅提高了加工时的流动性，采用通常的热塑加工工艺及通用设备就能方便地进行加工，而且可保持较高的拉伸强度和冲击强度，耐磨性也有较大提高。聚合填充型复合材料高分子合成中的聚合填充工艺是一种新型的聚合方法，它是把填料进行处理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合过程中让乙烯、丙烯等烯烃类单体在填料粒
9、子表 面聚合，形成紧密包裹粒子的树脂，最后得到具有独特性能的复合材料。它除具有掺混型复合材料性能外，还有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯树脂，可保 持填料的形状，制备粉状或纤维状的复合材料；其次，该复合材料不受填料/树脂组成比的限制，一般可任意设定填料的含量；另外，所得复合材料是均匀的组合物，不受填料比重、形状的限制。与热熔融共混材料相比，由聚合填充工艺制备的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）复合材料中， 填料粒子分散良好，且粒子与聚合物基体的界面结合也较好。这就使得复合材料的拉伸强度、冲击强度与超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）相差不大，却远远好 于共混型材料，尤其是在高填充情况下，对比
10、更加明显，复合材料的硬度、弯曲强度，尤其是弯曲模量比纯超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）提高许多，尤其适 用作轴承、轴座等受力零部件。而且复合材料的热力学性能也有较好的改善：维卡软化点提高近30，热变形温度提高近20，线膨胀系数下降20%以上。因 此，此材料可用于温度较高的场合，并适于制造轴承、轴套、齿轮等精密度要求高的机械零件。采用聚合填充技术还可通过向聚合体系中通入氢或其它链转移剂，控制超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）分子量大小，使得树脂易加工23 。美国专利24用具有酸中性表面的填料：水化氧化铝、二氧化硅、水不溶性硅酸盐、碳酸钙、碱 式碳酸铝钠、羟基硅灰石和磷酸钙制成了高模量的均相聚合
11、填充超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）复合材料。另有专利25指出，在60，1.3MPa 且有催化剂存在的条件下，使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）在庚烷中干燥的 氧化铝表面聚合，可得到高模量的均相复合材料。齐鲁石化公司研究院分别用硅藻土、高岭土作为填料合成了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）复合材料 26 。超高分子量聚乙烯的自增强在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）基体中加入超高分子量聚乙烯（ UHMW-PE）纤维，由于基体和纤维具有相同的化学特征，因此化学相容性好，两组 份的界面结合力强，从而可获得机械性能优良的复合材料。 超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维的加入可使超高分子量聚乙烯
12、（ UHMW-PE）的拉伸强度 和模量、冲击强度、耐蠕变性大大提高。与纯超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）相比，在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）中加入体积含量为60%的超高 分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维，可使最大应力和模量分别提高160%和60%。这种自增强的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）材料尤其适用于生物 医学上承重的场合，而用于人造关节的整体替换是近年来才倍受关注的，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）自增强材料的低体积磨损率可提高人造关节的使用寿命。合金化超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）除可与塑料形成合金来改善其加工性能外 (见3.2.1和3.2.3)，还可获得其它性能。其
13、中，以 PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）合金最为突出。通常聚合物的增韧是在树脂中引入柔性链段形成复合物(如橡塑共混物) ，其增韧机理为“ 多重银纹 化机理”。而在 PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE ）体系，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE ）对 PP 有明显的增韧作用，这是“多重裂纹” 理论所无法 解释的。国内最早于1993年报道采用超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）增韧 PP 取得成功，当超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的含量为15%时，共 混物的缺口冲击强度比纯 PP 提高2 倍以上29 。最近又有报道，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）与含乙烯链段的共聚型 PP 共混，在
14、超高分子量聚乙烯 （UHMW-PE）的含量为25%时，其冲击强度比 PP 提高一倍多30 。以上现象的解释是“ 网络增韧机理” 31 。PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）共混体系的亚微观相态为双连续相，超高分子量聚乙烯 （UHMW-PE）分子与长链的 PP 分子共同构成一种共混网络，其余 PP 构成一个 PP 网络，二者交织成为一种“ 线性互穿网络” 。其中共混网络在材料中起到 骨架作用，为材料提供机械强度，受到外力冲击时，它会发生较大形变以吸收外界能量，起到增韧的作用；形成的网络越完整，密度越大，则增韧效果越好。为了保证“线性互穿网络 ”结构的形成，必须使超高分子量聚乙烯（UHMW-P
15、E ）以准分子水平分散在PP 基体中，这就对共混方式提出了较高的要求。北京化工大学有研究发现：四螺杆挤出机能将超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）均匀地分散在 PP 基体中，而双螺杆挤出机的共混效果却不佳。EPDM 能对 PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）合金起到增容的作用。由于 EPDM 具备 的两种主要链节分别与 PP 和超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）相同，因而与两种材料都有比较好的亲合力，共混时容易分散在两相界面上。EPDM 对复合共 晶起到插入、分割和细化的作用，这对提高材料的韧性是有益的，能大幅度地提高缺口冲击强度。另外，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）也可与橡胶形成合金，
16、获得比纯橡胶优良的机械性能，如耐摩擦性、拉伸强度和断裂伸长率等。其中，橡胶是在混合过程中于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的软化点以上进行硫化的。复合化超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）可与各种橡胶(或橡塑合金)硫化复合制成改性 PE 片材，这些片材可进一步与金属板材制成复合材料。除此之外，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）还可复合在塑料表面以提高耐冲击性能。在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）软化点以上的温度条件下，将含有硫化剂的未硫化橡胶片材与超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）片材压制在一起，可制得剥离强度较高的层合制品，与不含硫化剂的情况相比，其剥离强度可提高数十倍。用这种方法同样可使未硫化橡胶与塑料的合金(如EPDM/PA6、EPDM/PP 、SBR/PE)和超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）片材牢固地粘接在一起。技术参数：改性 物理机械性能的改进与其
