超高分子量聚乙烯

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超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 是一种超高分子量的聚乙烯,具有独特的物理和化学性能。它由乙烯单体聚合而成,分子量高达数百万。这种高分子量赋予了 UHMWPE 卓越的抗磨损、抗冲击、抗化学腐蚀和自润滑性能。

物理和化学性质

  • 密度: 0.93-0.97 g/cm³
  • 熔点: 135-145 °C
  • 玻璃化转变温度: -135 °C
  • 抗拉强度: 30-70 MPa
  • 伸长率: 15-50%
  • 弹性模量: 1-2 GPa
  • 耐磨性: 非常高,是钢的 6-7 倍
  • 抗冲击性: 非常高,比普通聚乙烯高 10 倍
  • 化学惰性: 耐大多数酸、碱和溶剂
  • 自润滑性: 具有非常低的摩擦系数

应用

由于其卓越的性能,UHMWPE 在广泛的应用中得到利用,包括:
  1. 人工关节: UHMWPE 是人工膝关节和髋关节中使用的主要承重材料,因为它具有出色的耐磨性和生物相容性。
  2. 耐磨衬里: UHMWPE 被用作磨煤机、管道和料斗的耐磨衬里,因为它具有极高的耐磨性和自润滑性。
  3. 海事设备: UHMWPE 用于制造船舶护舷、缆绳和锚链,因为它具有耐冲击性、耐腐蚀性和轻质性。
  4. 食品加工设备: UHMWPE 被用作食品加工设备中的导板、输送带和切削板,因为它具有化学惰性、耐磨性和良好的卫生特性。
  5. 体育用品: UHMWPE 用于制造滑雪板、冰球场和防弹衣,因为它具有轻质性、耐冲击性和抗穿透性。
  6. 其他应用: UHMWPE 还用于制造外科器械、滤网、容器和护具等各种其他产品。

生产

UHMWPE 是通过 Ziegler-Natta 催化剂的高压聚合反应生产的。该反应在高压和温度下进行,使用乙烯单体和催化剂。聚合反应产生高分子量的聚乙烯链,然后将其加工成颗粒、粉末或其他形式。

优点

UHMWPE 具有以下优点:
  • 极高的耐磨性
  • 出色的抗冲击性
  • 优良的耐化学腐蚀性
  • 自润滑性
  • 轻质性和柔韧性
  • 生物相容性

缺点

UHMWPE 的主要缺点是:
  • 较差的抗紫外线辐射性
  • 对于某些有机溶剂的低耐受性
通过添加抗氧化剂和稳定剂等添加剂可以改善 UHMWPE 的耐紫外线辐射性和耐化学腐蚀性。

超高分子量聚乙烯是一种具有卓越性能的独特材料,使其成为广泛应用中的理想选择。其耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性和自润滑性使其在各种工业和消费产品中得到广泛应用。


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超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE),是分子量100万以上的聚乙烯。 分子式:—(—CH2-CH2—)—n—,密度:0.936~0.964g/cm3。 热变形温度(0.46MPa)85℃,熔点130~136℃。 超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维是当今世界上第三代特种纤维,强度高达30.8cN/dtex,

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维

揭秘未来轻质英雄:UHMWPE纤维的非凡力量与应用

UHMWPE纤维,这个被誉为“21世纪的钢铁”,因其卓越的强度与模量,在全球高科技纤维行列中独树一帜,尤其在防弹性能上超越常规,扮演着至关重要的角色,如在防弹衣的防护战场上发挥着决定性作用。 其生产过程虽与普通聚乙烯相似,但中国的科技实力使其掌握了核心技术,通过干法和湿法的工业化生产,干法工艺更是因其高端稳定而备受青睐。 早在上世纪30年代的理论萌芽,到70年代帝斯曼的商业化生产,UHMWPE纤维逐渐走向世界。 中国在80年代开始跟进,到21世纪初期,这个技术成为国家科技发展的重要课题,产能如火箭般攀升,如今已稳居生产大国的行列,防弹衣技术更是领先全球少数精英国家。

UHMWPE纤维的性能犹如一把尖刀,力学强度是钢丝的15倍,在耐冲击性能上,它超越了芳纶和碳纤维的界限,耐磨性更是碳纤维和芳纶无法比拟。 它的化学稳定性犹如磐石,即便在酸、碱、盐的侵蚀下,依然屹立不倒,只有在特定的次氯酸钠溶液中,其强度才会有所下降。 然而,其出色的光学性和疏水性,使它在耐光、耐水、耐湿的同时,重量轻如鸿毛,能在低温环境中展现出非凡的浮力,成为理想的低温材料。 然而,高熔点的缺失是其短板,加工温度必须严格控制在130℃以下,且染色性能有限。

UHMWPE纤维的广泛应用领域犹如彩虹般斑斓:在国防领域,它是防弹衣和头盔的守护神;在航天,它支撑着飞机结构和降落伞的坚韧;在工业界,它被用于制作耐用的容器和传送带;在民用领域,无论是绳索还是体育器材,都离不开它的身影。 在粉状物输送、液体管道和滑槽内衬等场景中,它的表现更是无可挑剔,展现出了卓越的耐磨和耐腐蚀性能。

尽管UHMWPE纤维在中国的发展已取得显著成就,成为国家的重点发展材料,但在国防和高端民用市场中,仍有巨大的增长空间等待挖掘。 目前,行业正面临成本高昂和技术创新能力提升的挑战,但政府正积极推动高端产品结构调整,到2023年,新增产能将跃升至54万吨/年,增速惊人。 2022年,UHMWPE的消费量已突破28万吨,增速远超整体经济水平,这预示着市场竞争将加剧,可能会带来供需矛盾。 然而,东南亚市场的出口潜力正逐渐显现,有望缓解国内的供需压力。 国产UHMWPE纤维已在绳索和防弹装备等领域实现了一定程度的进口替代,宁波大成、湖南中泰等企业正在生产和研发领域取得突破性进展。 预计2023年,中国UHMWPE纤维的产业将迎来前所未有的爆发期。

超高分子量聚乙烯材质的耐强酸腐蚀的特性

揭秘超强耐酸悍将:超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的神奇特性

超高分子量聚乙烯,简称UHMW-PE,作为热塑性工程塑料的翘楚,以其卓越性能在业界独领风骚。 它集成了传统塑料的诸多优点:卓越的耐酸耐碱性,即使在80℃浓盐酸中也能稳定工作,75%浓硫酸和20%硝酸中表现出色,连海水和洗涤剂都能轻松应对。

超耐磨的守护神,UHMW-PE的耐磨性能超越诸多金属,如碳钢、不锈钢和青铜。 例如,UHMW-PE管和泵在高磨损、强腐蚀环境中,寿命是传统材料的4-6倍,输送效率提升20%,真正实现了“节能、环保、经济、高效”的理想效果。

自润滑的魔术师,UHMW-PE的静摩擦系数低至0.07,是轴承、轴套的理想选择。 作为设备摩擦部件,它不仅能延长使用寿命,还能降低能耗,体现其独特的性能魅力。

抗冲击的守护盾,UHMW-PE的冲击强度是尼龙66的10倍,聚氯乙烯的20倍,甚至在低温下表现出更强韧性,为输送系统提供了强大的安全保障。

耐老化与卫生保障,UHMW-PE的稳定性能让其在地面地下埋藏50年依旧如新,能在85℃的高温下工作,且在极端低温下仍保持延展性,是食品和医药行业的理想材料,得到FDA和USDA的认可。

尽管如此,UHMW-PE并非无懈可击,它的耐高温性能相对较低,且加工过程较为复杂。 因此,在设计和应用时,需要充分考虑这些因素。

UHMW-PE板材以其独特优势,已经成为众多工业领域的首选材料,如,它的广泛应用见证着其在极端环境中的不朽实力。

总结来说,UHMW-PE凭借其无可匹敌的耐腐蚀、耐磨、自润滑、抗冲击和卫生特性,正在悄然改变工业界的使用格局,是现代工程领域的强大支撑。 然而,任何材料都有其局限,选择UHMW-PE时,务必权衡其优缺点,以达到最佳的应用效果。

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