超高分子量聚乙烯板材是一種性能優(yōu)制的工程塑料,如板高的耐磨、抗沖擊性能、很低的磨擦系數(shù)、良好的自潤滑性能,優(yōu)良的耐低溫、耐化學(xué)腐蝕等。
1、提高耐磨性。提高分子量聚乙烯最引人注目的一個性能是它具有極高耐磨性,這一性能有許多工程應(yīng)用中都是十分寶貴的。在目前所有塑料中,其耐磨性是最好的,就連許多金屬材料(如碳鋼、不銹鋼、青銅等)的有規(guī)則磨性也不如它。隨著聚乙烯分子量的升高,這種材料就越耐磨。
2、極高的抗沖擊性能。超高分子量聚乙烯的抗沖強度和它的分子量有關(guān),分子量低于200萬時,隨分子量增長,沖擊強度增高,在200萬左右達(dá)到一峰值,這時峰后,分子量再升高沖擊強度反而會下降。這是由于分子鏈非常時妨礙了它的光晶作用,使在大分子中存在大的無定形區(qū)因而可以吸收較大的沖擊能量。
根據(jù)文獻(xiàn)資料,超高分子量聚乙烯和其它塑料按ASTM-D256方法測定的沖擊強度值,從比較中得出:超高分子量聚乙烯的常溫抗沖擊性可分為以耐沖擊著稱的聚碳酯媲美,應(yīng)用于常用的工程塑料。超高分子量聚乙烯即使有-40oC低溫下,仍有很譏的抗沖擊性能,甚至在液氣-269oC溫度下,仍然能保持較好的耐沖擊性能,這種優(yōu)異的低溫特性,使超高分子量聚乙烯的應(yīng)用擴展到低溫工程領(lǐng)域。
3、很低的磨擦系數(shù)。超高分子量聚乙烯非常耐磨,而且磨擦系數(shù)低、自潤滑性良好,是一種理想的軸承軸套、滑塊、襯里材料。
使用超高分子量聚乙烯作為設(shè)備的磨擦部件,除可提高耐磨壽命外,還可收到節(jié)能效果。
4、良好的耐化學(xué)腐蝕性。超高分子量聚乙具有良的耐化學(xué)腐蝕特性,除濃硝酸、濃外,它在所有的堿液、酸液中都不會受腐蝕,并且可在溫度(80oC的濃中應(yīng)用,在 20%的硝酸、 75%的中也是穩(wěn)定的,它對水、液體洗滌也很穩(wěn)定。)
但是,超高分子量聚乙烯在芳香料或鹵代料化合物中(特別是在溫度較高的狀況下)極易溶脹,因此,應(yīng)用時要特別注意。
5、很低吸水性。超高分子量聚乙烯吸水率很低,它幾乎是不吸水,在水中不膨脹,比尼龍的吸水性小得多。
6、熱學(xué)性能。按ASTM(負(fù)荷4.6kg/cm2)方法的測定,熱變形溫度為85oC,在較小的負(fù)荷下,使用溫度可達(dá)90oC,在特殊情況下,允許在更高的溫度下使用,由于超高分子量聚乙烯是一種韌性極好的材料,因而它的耐低性能也非常優(yōu)異,在-269oC低溫下,仍具有一定的延展性,而沒有脆裂跡象。
7、電性能。超高分子量聚乙烯在很寬的溫度范圍內(nèi),都具有很優(yōu)良的電性能,它的體積電阻達(dá)10-18CM,擊穿電壓達(dá)50KV/mm,介電常數(shù)2.3。在較寬的溫度及頻率范圍內(nèi),它的電性能變化極小。在耐熱溫度范圍內(nèi),很適宜用作電氣工程的結(jié)構(gòu)材料和紙廠的材料。
8、無毒性超高分子量聚乙烯無味、無毒、無臭,本身無腐蝕性,具有生理循性和生理適應(yīng)性,美國食品與藥品管理局(FDA)和美國農(nóng)業(yè)部(USDA)允許它用于與食品和藥品接觸的場合。
它的這些特性,特別是耐磨、抗沖擊性、自潤滑性能,在工程塑料中都是最好的。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)綜合了所有塑料的優(yōu)越性能,其耐沖擊、耐磨損、耐化學(xué)腐蝕、自身潤滑、吸收沖擊能這五個特性是目前即存塑料中所具有的最高數(shù)值,這種新型塑料制品的杰出性能在歐美各國受到普遍重視。超高分子量聚乙烯樹脂是由乙烯、丁二烯單體在催化劑的作用下聚合而成的粘均分子量大于150萬~700萬的熱塑性工程塑料,被稱為"神奇的塑料"。
產(chǎn)品性能
1、
機械性能
指標(biāo)名稱
| 單位
| 測試方法
| 指標(biāo)
|
密度
| g/cm3
| ASTM1505
| 0.94
|
斷裂強度
| MPa
| D638
| 42
|
斷裂伸長率
| %
| D638
| 350
|
簡支梁缺口沖擊強度
| Kj/m2
| D256
| ≥100
|
2.熱性能:
指標(biāo)名稱
| 單位
| 測度方法
| 指標(biāo)
|
融點
| ℃
| ASTMD2117
| 136
|
維卡軟化點
| ℃
| ASTMD1512
| 134
|
熱膨帳系數(shù)
| 10-4/℃
| ASTMD648
| 1.5
|
熱變形溫度(4.6kg/cm2)
| ℃
| ASTMD648
| 90
|
3.電性能:
指標(biāo)名稱
| 單位
| 測試方法
| 指標(biāo)
|
體積電阻系數(shù)
| 歐姆.厘米
| ASTMD257
| 1017
|
表面電阻系數(shù)
| 歐姆
| ASTMD257
| 1013
|
電介質(zhì)強度
| 千伏/毫米
| ASTMD149
| 900
|
介電系數(shù)
| 106赫芝
| ASTMD150
| 2.3
|
4.耐寒性
高密度聚乙烯分子量超過50萬時,脆化溫度降至-140℃。超高分子量聚乙烯甚至可以在液氮或液氦下作用,其使用溫度可達(dá)-269以下℃,仍有一定機械強度。
耐磨性
超高分子量聚乙烯具有極佳的耐磨性,分子量越高,材料的耐磨性越好。
超高與其他材料磨耗對比參數(shù)
材料
| UHME-PE
| PTFE
| PA66
| 聚甲醛
| 45#碳鋼
| 不銹鋼
| 黃鋼
|
磨損率平均值
| 0.74
| 2.31
| 1.51
| 3.1
| 4.02
| 4.05
| 16.74
|
注:耐磨耗性能試驗條件:
沙/水=3/2(重要比)選用16目~24目/時之間建筑用沙,試片轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分,試片盡寸60mm×40mm×3mm,每個試片均磨7小時。
5.超高分子量聚乙稀磨損率比較
產(chǎn)品名稱
| 分子量
| 磨損率平均值%
|
超高分子量聚乙稀
| 570萬
| 0.30
|
400萬
| 0.41
|
380萬
| 0.45
|
280萬
| 0.50
|
160萬
| 0.74
|
6.沖擊強度
材料
| UHMWPE
| HDPE
| ABS
| PA66
| PC
| POM
| PTEE
|
沖擊強度 Kj/m2,
| ≥100
| 27
| 16~44
| 6~11
| 71~95
| 8~13
| 16
|
注:測試按ASTMD256方法進(jìn)行。
7.磨擦系數(shù)
磨擦系數(shù)是UHMW-PE具有自潤滑性的原因.它可以在沒有潤滑油的條件下,以滑動或轉(zhuǎn)動形式工作,比鋼和銅在加潤滑油的場合下的潤滑性能還好。
樹脂
| 無潤滑
| 水潤滑
| 油潤滑
|
超高分子量聚乙烯
| 0.0.7-0.11
| 0.005-0.10
| 0.05-0.08
|
聚四氟乙烯
| 0.04-0.1
| 0.04-0.08
| 0.04-0.05
|
尼龍66
| 0.15-0.40
| 0.14-0.19
| 0.06-0.11
|
聚甲醛
| 0.15-0.35
| 0.10-0.20
| 0.05-0.10
|
注:測試方式按ASTMD1894進(jìn)行
8..吸水率
超高分子量聚乙烯的吸水率極低,因此,其物理機械性能與使用的工況條件中的溫度因素?zé)o關(guān)。
材料
| UHME-PE
| ABS
| PA66
| PC
| POM
| PTEE
|
吸水率%
| <0.01
| 0.20~0.45
| 1.5
| 0.15
| 0.25
| <0.01
|
10.無毒性
超高分子量聚乙烯無味、無毒、無嗅,本身無腐蝕性,具有生理循環(huán)性和生理適應(yīng)性,美國食品與藥品管理局(FDA)和美國農(nóng)業(yè)部(USDA)允許它用于與食品和藥品接觸的場合,因此適用于食品、醫(yī)藥等對衛(wèi)生條件要求較高的行業(yè)。
二、行業(yè)運用
因超高分子量聚乙烯這種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料,其制成品板材在不同領(lǐng)域得到廣泛的運用
料倉、溜槽襯里
在貯倉、料箱、料斗或其它容器的散裝物料以及這些物料在溜槽、漏斗、輸送溜槽和相類似設(shè)備的貯存和運輸過程中,通常由于物料結(jié)塊、架橋或凍結(jié)而受阻,解決這些問題耗資費時。采用超高分子量聚乙烯材料襯里是解決這些問題的最佳形式。因為用超高分子量聚烯材料襯里具有如下優(yōu)點:
高耐磨和極低磨擦系數(shù),防止物料架橋時流動受阻;
極低吸水性。它不被水所潤濕,不受物料濕度的影響。因此,物料不會在襯里壁上,或特別是露天作業(yè),也不會因溫度太低造成濕的物料和容器凍在一起;
符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。超高分子量聚乙烯為無味、無嗅、無毒的材料。因此,允許用于與食品和藥品接觸的場合。
襯里的應(yīng)用事例襯板、大型滑塊、礦車、翻斗車車廂襯里等的耐磨耐腐應(yīng)用,具有物超所值的獨特優(yōu)勢。
使用范圍:
化學(xué)工程:耐腐耐磨機械部件
火力發(fā)電:輸煤、貯煤,倉貯溜槽襯里
煤處理:篩板、濾板、井下U型采煤溜槽
混凝土:水泥生料倉及成品料倉襯里
谷物:食糧倉貯溜槽襯里
采礦:篩板、溜槽襯里,耐磨抗粘結(jié)部分
食品工業(yè):星形輪,輸送瓶子的計時螺桿、軸承、導(dǎo)向輥、導(dǎo)軌、滑塊座等
軍工:軍事防護(hù)的,搞沖擊的設(shè)備部件
核電站:防輻射源
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