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非常优异,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150万时非常强,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很低的磨擦系数(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非常理想的磨擦材料。
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,冲击能吸收值非常高,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,在现有塑料中优势明显,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,其抗粘附能力性非常好,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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