Propriedades básicas de polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE)

O polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE) geralmente se refere ao polietileno com uma massa molecular relativa de 150 × 104 ou mais e é um novo tipo de plástico de engenharia. A densidade de UHMWPE com uma massa molecular relativa média de 200 × 104 é de apenas 0,935g/cm3, que é menor que a de todos os outros plásticos de engenharia, geralmente mais que 50% menor que a do PTFE e mais de 30% menor que o do paraformaldeído, de modo que seus produtos são caracterizados por peso leve. O UHMWPE possui uma variedade de excelentes propriedades mecânicas, propriedades físicas, propriedades químicas, muito resistente a desgaste, resistente à corrosão, resistente ao impacto, auto-lubrificante, fator de baixo atrito, absorção de baixa água, não é fácil de aderir a objetos estrangeiros, higiene e higiene e Não toxicidade, reciclagem e baixa resistência à temperatura, etc., em particular, sua resistência à abrasão é particularmente excelente. Suas deficiências são baixa resistência ao calor, baixa dureza, baixa resistência à tração, propriedades retardantes da chama ruim.

1. Dados de desempenho do UHMWPE

2. Propriedades mecânicas

(1) Resistência ao impacto

A força de impacto do UHMWPE está entre as melhores em todo o plástico de engenharia. O UHMWPE pode manter uma excelente resistência ao impacto, mesmo em baixa temperatura e, mesmo em nitrogênio líquido (-196 ℃), o UHMWPE também tem uma boa força de impacto, o que é uma característica que outros plásticos não possuem. Sua força de impacto começa a aumentar com o aumento da massa molecular relativa, a massa molecular relativa de 150 × 104 ou mais para atingir seu valor máximo e, em seguida, com a massa molecular relativa do aumento e diminuir gradualmente. A força de impacto do UHMWPE é cerca de 2 vezes mais que o policarbonato, ABS 5 vezes, PA, paraformaldeído e PBT mais de 10 vezes.

(2) resistência à abrasão

A resistência à abrasão do UHMWPE está no topo da lista de plásticos, várias vezes maiores que a do aço e latão de carbono, e sua resistência à abrasão pode ser melhorada com o aumento da massa molecular relativa. A Figura 1-1 mostra a comparação da resistência ao desgaste entre UHMWPE e outros materiais. As condições de teste são as seguintes: a argamassa é composta por 2 partes de massa de água e 3 partes de massa de areia; A velocidade de rotação da peça de teste é 900R/min; O tempo de execução é 7h.

Comparação da resistência à abrasão do UHMWPE com outros materiais

(3) auto-lubrificação

O UHMWPE possui excelente auto-lubrificação e um baixo fator de atrito dinâmico comparável ao do PTFE. A Tabela 1-2 lista a comparação do fator de atrito dinâmico entre o UHMWPE e outros plásticos de engenharia. Pode-se observar que o fator de atrito cinético do UHMWPE sob lubrificação a água é 1/2 do PA66 e POM, e em condições não lubrificadas, é o segundo apenas para PTFE, que possui a melhor propriedade auto-lubrificante entre os plásticos. Quando funciona na forma deslizante ou rotativa, possui melhor desempenho deslizante do que aço e latão com a adição de óleo lubrificante. Além disso, o preço do UHMWPE é baixo; portanto, no campo da tribologia, é considerado um material de atrito com uma taxa de custo-desempenho muito boa.

Comparação do fator de atrito dinâmico entre UHMWPE e outros plásticos de engenharia

(4) força de tração

A resistência à tração do UHMWPE está relacionada à massa molecular relativa e à densidade, com o aumento da massa molecular relativa e a densidade diminuindo, a resistência ao escoamento de tração também diminui; No entanto, quando a densidade é de 0,94g/cm3 ou a massa molecular relativa é superior a 150 × 104, a alteração da resistência à tração é relativamente pequena e basicamente tende a ser um valor fixo. A força de quebra de tração está relacionada apenas à massa molecular relativa, e o efeito da densidade nela é basicamente insignificante. Ao contrário da resistência à tração, com o aumento da massa molecular relativa, a força de quebra de tração é aumentada de acordo.

3. Propriedades elétricas

O mesmo que o polietileno comum, a cadeia molecular do UHMWPE é composta apenas por carbono e hidrogênio, as propriedades elétricas do UHMWPE são independentes do tamanho da massa molecular relativa, portanto possui excelentes propriedades de isolamento elétrico. Sua resistividade de volume é tão alta quanto 1016 ~ 1018Ω-cm, e a tangente do ângulo de perda dielétrica é (2 ~ 3) × 10-4. 4.

4. Propriedades térmicas

A resistência ao calor do UHMWPE não é alta, a temperatura de uso geralmente está abaixo de 100 ℃. No entanto, devido à sua massa molecular relativa, é muito grande, portanto, sua temperatura de distorção de calor e o ponto de amolecimento de Vicat são maiores que os do HDPE comum, o ponto de fusão do UHMWPE (136 ℃) é mais ou menos o mesmo que o de hdpe comum, No entanto, o UHMWPE tem muito boa resistência à temperatura baixa, o melhor entre todos os plásticos, a temperatura da fragilidade está abaixo de -70 ℃, mesmo que a temperatura do hélio líquido (-3 ℃) esteja abaixo de -70 ℃ e a temperatura da temperatura do hélio líquido (-4 ℃) está abaixo -70 ℃, e a temperatura da temperatura do hélio líquido está abaixo de -70 ℃. A temperatura da fragilidade está abaixo de -70 ° C e, mesmo em temperaturas de hélio líquido (-269 ° C), ainda possui alguma resistência à força de impacto e resistência à abrasão. Mesmo à temperatura do hélio líquido (-269 ℃), ele ainda tem certa resistência à força de impacto e resistência à abrasão. A faixa de temperatura de trabalho é de -265 a 100 ℃ e ainda pode manter uma boa tenacidade e resistência sem a fragilidade quando a temperatura é tão baixa quanto -195 ℃, para que possa ser usada em peças de baixa temperatura, tubulações e temperatura muito baixa situações como a indústria nuclear.

5. Resistência química

O UHMWPE possui excelente resistência química. Dietano, etileno glicol, gasolina, heptano, hexano, ciclohexano, dissulfeto de carbono, isopentanol, éster etil, metil isobutil cetona, metanol de benzeno, etc. Mais de 80 tipos de solventes orgânicos, como qualquer um dos solventes imprimidos para 30d, os 30 tipos, os solventes orgânicos, como qualquer um dos solventes imprimidos para 30D, do aparecimento de nenhum fenômeno anômalo, o desempenho dos vários tipos de praticamente nenhuma mudança. Isso se deve ao fato de que o polietileno de peso molecular ultra-alto não possui grupo funcional na estrutura molecular, e quase não há cadeia ramificada e ligação dupla, além de alta cristalinidade. No entanto, não é estável no ácido sulfúrico concentrado, ácido clorídrico concentrado, ácido nítrico concentrado, hidrocarbonetos halogenados e hidrocarbonetos aromáticos e outros solventes, e a velocidade de oxidação aumenta com o aumento da temperatura.

6. Absorção de água

A taxa de absorção de água do UHMWPE é a menor entre os plásticos de engenharia (ver Tabela 1-3), o que se deve ao fato de a cadeia molecular do UHMWPE consiste apenas em elementos de carbono e hidrogênio, e não há grupo polar na molécula, Portanto, a taxa de absorção de água é extremamente baixa. Portanto, os produtos não mudarão de tamanho devido à absorção de água, mesmo em um ambiente úmido e, ao mesmo tempo, não afetará as propriedades mecânicas dos produtos, como resistência à precisão e abrasão, e as matérias -primas não precisam ser seco antes de moldar e processamento.

Absorção de água de vários plásticos de engenharia comuns

7. Aplicações de polietileno de peso molecular ultra-alto

Com o melhor desempenho geral, o UHMWPE tem sido amplamente utilizado nos campos de máquinas, aparelhos elétricos, recipientes de embalagem, equipamentos químicos, transporte, armazenamento e transporte de materiais, transmissão de dutos, equipamentos médicos e esportivos etc. Os principais produtos são: folhas, tubos, hastes e produtos acabados. Os principais produtos são: placas, tubos, hastes e produtos acabados, que incluem engrenagens, rolamentos, buchas, rolos, trilhos -guia, controles deslizantes, forros e assim por diante. A partir da tecnologia de processamento dos produtos, pode ser dividida em moldagem, usinagem, extrusão, moldagem por injeção, estampagem, moldagem por sopro, moldagem por rolagem, moldagem por processamento termoplástica e moldagem por desenho de arame.