超高相对分子质量的聚乙烯材料特点及应用研究

超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）是一种线型结构的热塑性工程塑料，其分子结构和生产方法与高密度聚乙烯基本相同，可采用低压聚合法、淤浆法和气相法合成，相对分子质量是依靠改变催化剂成分比例、添加改性剂和工艺参数的调整来控制。

超高相对分子质量聚乙烯为粉末状，密度为0.936～0.964g/cm³，无毒，不易吸水，不易黏附，无表面吸引力；力学性能和化学性能独特，它几乎集中了各种塑料的优点，具有普通聚乙烯和其他工程塑料无法比拟的耐磨性、自润滑性和噪声衰减性；抗冲击、耐低温、抗低温冲击；耐高温蠕变、热稳定性好，熔点温度为190～210℃，热变形温度为85℃（在0.46MPa下），熔体流动速率接近零；耐寒性好，脆化温度低于140℃；拉伸强度高达39.2MPa；耐蚀性和耐环境开裂性能很好。

北京助剂二厂生产的UHMWPE产品牌号及性能见表1-33。UHMWPE与普通HDPE的性能比较见表1-34。

表1-25 线型低密度聚乙烯（GB/T 15182—1994）

注：用于薄膜性能检验的吹塑薄膜厚度为3Oμm±3μm。

表1-26 中国石油大庆石油化工总厂LLDPE

表1-27 中国石化齐鲁股份有限公司LLDPE

（续）

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表1-28 线型低密度聚乙烯挤出制品用料生产厂及产品牌号和用途

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①中原乙烯全称中原石油化工有限责任公司。(www.xing528.com)

②盘锦乙烯全称中国石油盘锦乙烯有限责任公司。

③独山子石化全称中国石油新疆独山子石化公公司。

表1-29 线型低密度聚乙烯注塑制品用料生产厂及产品牌号和用途

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超高相对分子质量聚乙烯，由于其相对分子质量很高，熔体流动速率极低，熔体黏度极大，流动性极差，对热剪切又极为敏感，所以，不宜用一般热塑性塑料成型设备和工艺来成型制品，一般多用热模压法、冷压烧结法成型。近年来，由于对UHMWPE进行了改性，达到了不降低相对分子质量而改善熔融性的目的，使熔体的流动性得到改善。另一点是对设备进行改造，采用压缩比小、螺旋槽深度大、双螺杆挤出机的两螺杆同向旋转；在进料处机筒要开槽，采用强制供料方法，以达到原料初入机筒时的顺利输送；挤塑工艺温度控制在180～200℃范围内，螺杆工作转速控制在10～15r/min，以防止高剪切速率下的原料降解。现在用这种挤出工艺可生产UHMWPE板材、棒材、中空制品和薄膜等。

表1-30 兰州化学工业公司石油化工厂LLDPE

表1-31 美国联合碳化物公司LLDPE

表1-32 日本三井石油化学有限公司Ulztex LLDPE

表1-33 北京助剂二厂UHMWPE性能

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表1-34 UHMWPE和普通HDPE的性能比较

用注射机注射成型UHMWPE制品时，选用的单螺杆注射机的螺杆和成型模具的结构应适当改进，塑化原料的工艺条件也要进行调整，如在高压条件下喷射熔料，使其流动，有利于充模，保证制品成型尺寸的稳定性好，故注射压力要控制在12MPa以上；螺杆塑化原料转速控制在40～60r/min范围内，转速过高、料温易升高，这样的原料也易降解，使相对分子质量下降，则会影响制品的性能。由于UHMWPE具有其他热塑性塑料无法比拟的独特性能，且价格适中，所以，广泛应用在纺织、包装、运输、机械、化工、采矿、石油、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育等各领域中。如耐腐蚀的罐衬里、容器、冷却塔体；耐磨的轴、轴套、偏心轮、齿轮、搅拌桨叶、造纸行业中的刮刀片、导流板水翼；耐磨又耐寒的冰上运动器材，如旱冰滑轮、滑雪具衬板、履带式冰雪专用汽车零部件等；电器绝缘用电镀槽、辊子、高频和超高频区间工作的绝缘子、绝缘托架、电缆导管、电缆端子、断路器等。