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超高分子量聚乙烯板材的基本性能特点以及性能的主要应用

2014/12/29 11:14:58      点击:


UHMWPE极高的分子量赋予其优异的使用性能,而且属于价格适中、性能优良的热塑性工程塑料,它几乎集中了各种塑料的优点,具有普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能。事实上,目前还没有一种单纯的高分子材料兼有如此众多的优异性能。

耐磨性

UHMWPE的耐磨性居塑料之冠,并超过某些金属,图1为UHMWPE与其它材料耐磨性比较。从图1可以看出,与其它工程塑料相比,UHMWPE的沙浆磨耗指数仅是PA66的1/5,HEPE和PVC的1/10;与金属相比,是碳钢的1/7,黄铜的1/27。这样高的耐磨性,以致于用一般塑料磨耗实验法难以测试其耐磨程度,因而专门设计了一种沙浆磨耗测试装置。UHMWPE耐磨性与分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。

耐冲击性

UHMWPE的冲击强度,在所有工程塑料中名列前茅,图2为UHMWPE与其他工程塑料冲击强度比较,从图2中可以看出,UHMWPE的冲击强度约为耐冲击PC的2倍,ABS的5倍,POM和PBTP的10余倍。耐冲击性如此之高,以致于采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。其冲击强度随分子量的增大而提高,在分子量为150万时达到最大值,然后随分子量的继续升高而逐渐下降。值得指出的是,它在液氮中(-195℃)也能保持优异的冲击强度,这一特性是其它塑料所没有的。此外,它在反复冲击表面硬度更高。

自润滑性

UHMWPE有极低的摩擦因数(0.05~0.11),故自润滑性优异。表1为UHMWPE与其他工程塑料摩擦因数比较。从表1可以看出,UHMWPE的动吗擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2,在无润滑条件下仅次于塑料中自润滑性最好的聚四氟乙烯(PTFE);当它以滑动或转动形式工作时,比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。因此,在摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。

耐化学药品性

UHMWPE具有优良的耐化学药品性,除强氧化性酸液外,在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质(酸、碱、盐)及有机介质(荼溶剂除外)。其在20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30d,外表无任何反常现象,其它物理性能也几乎没有变化。

冲击能吸收性

UHMWPE具有优异的冲击能吸收性,冲击能吸收值在所有塑料中最高,因而噪声阻尼性能很好,具有优良的削音效果。

耐低温性

UHMWPE具有优异的耐低温性,在液氦温度(-269℃)下仍具有延展性,因而能够用作核工业的耐低温部件。

卫生无毒性

UHMWPE卫生无毒,可用于接触食品和药物。

不粘性

UHMWPE表面吸附能力非常微弱,其抗粘符能力仅次于塑料中不粘性最好的PTFE,因而制品表面与其它材料不易粘符。

吸水性小

UHMWPE吸水率很低;一般小于0.01%,仅为PA66的1%,因而在成型加工前一般不必干燥处理。

密度

UHMWPE与其它工程塑料密度比较相对来说低。

拉伸强度

由于UHMWPE具有朝拉伸取向必备的结构特征,所以有无可匹敌的超高拉伸强度,因此可通过凝胶纺丝法制得超高弹性模量和强度的纤维,其拉伸强度高达3~3.5GPa,拉伸弹性模量高达100~125GPa;纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中最高的,比碳纤维大4倍,比钢丝大10倍,比芳纶纤维大50%。

3耐老化性编辑

超高分子量聚乙稀(UHMW—PE)具有很好的耐老化性能,使用时间更长,节约成本。

4吸能编辑

利用超高分子量聚乙稀(UHMW—PE)的吸能特点,可广泛应用在机械设备行业中,用于钢铁材质表面,减少摩擦,提高效益。

5阻燃编辑

通过加入阻燃剂,使超高分子量聚乙稀(UHMW-PE)具有阻燃性。