超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene )简写为UHMWPE。超高分子量聚乙烯一般是指相对分子质量在150万 以上的聚乙烯(普通聚乙烯的相对分子质量仅为2万-30万)。由于分子量特高,因此具有普通聚乙烯所没有的非常优异性能的新型工程塑料。 超高分子量聚乙烯的优异性能:1、耐磨损性能: 超高分子量聚乙烯的耐磨性能居塑料之首,比碳钢、黄铜还耐磨数倍(见图1)。 2、冲击性: UHMW-PE的冲击强度在分子量为150万时达到最大值,是现有工程塑料中的最高值,即使在-70℃时仍有相当高的冲击强度,见下图2表示 为与其它工程塑料冲击强度比较。 3、自润滑: 超高分子量聚乙烯有极低的磨擦系数(0.1-0.22)故自润滑性能优异,从下表1可以看出的动磨擦系数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2 ,当它与钢、铜配对使用时不易产生粘着磨损,且对配偶件磨损小,因此在磨擦学领域被誉为性价比极为理想的磨擦材料。 名称 | 动摩擦因数 | UHMW-PE | 0.10~0.22 | 0.05~0.10 | 0.05~0.08 | PTFE | 0.04~0.25 | 0.04~0.08 | 0.04~0.05 | PA66 | 0.15~0.40 | 0.14~0.19 | 0.06~0.11 | POM | 0.15~0.35 | 0.10~0.20 | 0.05~0.10 | | 自润滑 | 水润滑 | 油润滑 |
4、耐化学药品性: 超高分子量聚乙烯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如:酸、碱、盐(在浓 硫酸、浓盐酸、浓硝酸、卤化烃以及芳香烃等溶剂中不稳定)及其它80多种有机溶剂中在20℃中浸渍30天外表无任何反常现象其它物理性能也 几乎没有变化。 5、冲击能吸收性: UHMW-PE具有优异的冲击能吸收性,冲击能吸收值在所有的塑料中最高,因而噪声阻尼性很好,具有优良的消音效果。6、耐低温: 超高分子量聚乙烯具有优异的耐低温性能,在现有塑中是最佳的,在液态氦温度(-269℃)下仍具有延展性,因而能够用作低温部件、 低温管道及核工业的耐低温部件等。7、卫生无毒性: 超高分子量聚乙烯卫生无毒,完全符合日本卫生协会的标准,并得到美国食品及药物行政管理局的美国农业部认可,可用于接触食品和 药物。8、不粘附性: 超高分子量聚乙烯表面吸附力非常微弱,其抗粘附能力仅次于塑料中不粘性最好的聚四氟乙烯,因而制品表面不易粘附其它物料。9、吸水性: UHMW-PE吸水率很低,一般小于0.01%,为PA66的1%,因而成型加工前不必干燥,制品在潮湿环境中不会因吸水而发生尺寸变化,也不会 影响制品的精度和耐磨性及其它性能(表2)。 材料 | UHMW-PE | PA66 | PC | POM | ABS | PTFE | 吸水率 | <0.01 | 1.5 | 0.15 | 0.25 | 0.20-0.45 | <0.01 |
10、密度: UHMW-PE比其它工程塑料的密度都低、因而其制品非常的轻便(表3)。 名称 | PTFE | POM | PBT | PC | PA | UHMW-PE | 相对密度 | 2.12 | 1.41 | 1.31 | 1.20 | 1.02-1.14 | 0.945 |
11、其它性能: UHMW-PE还具有优良的电气性能比HDPE更优良,耐环境应力裂性、耐疲劳性比HDPE更好。 超高分子量聚乙烯常用性能指标(表4): 分类 | 项目 | CHMWPE | ASMT试验法 | 物理性质 | 相对分子质量/万 | 200 | D2857 | 密度(g/cm3) | 0.93 | D1505 | 粉料密度(g/cm3) | 0.46 | D392 | 平均粒度 | 100~200 | - | 机械性质 | 断裂强度/MPa | 40~45 | D638 | 断裂延伸率/% | 300~400 | D638 | 弯曲模量/MPa | 600 | D747 | 冲击强度(jk/m2) | > 140 | D250 | 洛氏硬度/HRM | 40~60 | D747 | 磨损量(mg/1000次) | 70 | D1175 | 热性质 | 熔点 | 136 | D2117 | 热变形温度 | 85 | D648 | 线膨胀系数 | 1.5~2.5 | D696 | 热导率 | 8.5 | D177 | 电性质 | 体积电阻率 | 10 | D257 | 击穿电压 | 50 | D149 | 介电常数 | 2.3 | D150 |
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