什么是UHMW 材料
一、基礎(chǔ)定義
UHMW 材料,全稱超高分子量聚乙烯(Ultra - High Molecular Weight Polyethylene ),是相對(duì)分子質(zhì)量通常在 150 萬以上(商業(yè)化產(chǎn)品常見范圍為 150 萬 - 1020 萬 )的熱塑性工程塑料 。
二、性能特點(diǎn)
1. 耐磨性優(yōu)異:在塑料里耐磨性堪稱頂尖,甚至超過部分金屬材料。因分子鏈長且規(guī)整、結(jié)晶度高,受摩擦?xí)r能有效分散應(yīng)力,像紡織機(jī)械投梭器這類耐磨件常用它 。
2. 抗沖擊性強(qiáng):常溫下抗沖擊能力極強(qiáng),即便在低溫環(huán)境(甚至液氦 - 269℃的極端低溫 ),也有良好抗沖擊表現(xiàn)。當(dāng)分子量達(dá) 200 萬左右時(shí),沖擊強(qiáng)度可達(dá)峰值,可應(yīng)用于低溫工程相關(guān)領(lǐng)域 。
3. 摩擦系數(shù)低:本身具備耐磨性的同時(shí),摩擦系數(shù)處于 0.1 - 0.3 區(qū)間;水潤滑條件下,還能降至 0.05 - 0.10,自潤滑性能良好,適合制作軸承軸套等摩擦部件 。
4. 耐化學(xué)腐蝕:除濃硝酸、濃硫酸等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)外,在多數(shù)堿液、酸液(如 80℃濃鹽酸,濃度<20% 的硝酸、<75% 的硫酸等 )環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定性好;不過在高溫芳香族化合物、鹵代化合物里,容易發(fā)生溶脹 。
5. 耐候與低吸水:分子鏈不飽和部分少、分子量大,幾乎不吸水,吸水率極低;且耐紫外線性能不錯(cuò),添加抗老化劑后,耐候性可進(jìn)一步增強(qiáng) 。
6. 其他特性:無毒無味,獲得 FDA(美國食品藥品監(jiān)督管理局 )等機(jī)構(gòu)認(rèn)可,可接觸食品、藥品;電性能優(yōu)良,在較寬溫度與頻率范圍內(nèi),體積電阻、擊穿電壓等參數(shù)穩(wěn)定;低溫環(huán)境下有一定延展性,不會(huì)發(fā)生脆裂 。
三、加工難點(diǎn)與方式
1. 加工難點(diǎn):熔融粘度極高,可達(dá) 10?Pa?s ,流動(dòng)性很差,純?cè)蠣顟B(tài)下難以注塑,整體加工成型性欠佳 。
2. 加工方式
①壓制燒結(jié):較為原始的加工方法,生產(chǎn)效率低,而且加工過程中材料容易發(fā)生氧化降解 。
②擠出成型:可采用柱塞擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)(我國已有專用單螺桿擠出機(jī)適配 )、雙螺桿擠出機(jī),能制作管材等制品 。
③注塑成型:對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后可實(shí)現(xiàn),能夠生產(chǎn)托輪、軸套等部件 。
④吹塑成型:有利于制作中空容器,還可制得高性能薄膜產(chǎn)品 。
⑤特殊方法:通過凍膠紡絲工藝,能制成高強(qiáng)度、高模量纖維,用于繩索、防彈制品等特殊領(lǐng)域 。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
1. 紡織行業(yè):如投梭器等耐磨部件 。
2. 造紙行業(yè):像刮水板等設(shè)備配件 。
3. 包裝領(lǐng)域:利用其特性制作相關(guān)包裝制品 。
4. 通用機(jī)械:生產(chǎn)齒輪、軸套、軸承等摩擦、傳動(dòng)部件 。
5. 農(nóng)業(yè)建筑:制作農(nóng)具防磨件等 。
6. 化工領(lǐng)域:用于密封件、耐腐蝕管道等 。
7. 食品醫(yī)療:制造可接觸食品、藥品的部件,如食品機(jī)械傳動(dòng)件、醫(yī)療器具