El polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) generalmente se refiere al polietileno con una masa molecular relativa de 150 × 104 o más, y es un nuevo tipo de plásticos de ingeniería. La densidad de UHMWPE con una masa molecular relativa promedio de 200 × 104 es solo 0.935 g/cm3, que es menor que la de todos los otros plásticos de ingeniería, generalmente más del 50% más bajo que el de PTFE, y más de 30% más bajo que el del paraformaldehído, por lo que sus productos se caracterizan por peso ligero. UHMWPE tiene una variedad de excelentes propiedades mecánicas, propiedades físicas, propiedades químicas, muy resistente al desgaste, resistente a la corrosión, resistente al impacto, a la lubricación, al factor de baja fricción, a la baja absorción de agua, no es fácil adherirse a objetos extraños, higiene e higiene e higiene No toxicidad, reciclaje y baja resistencia a la temperatura, etc., en particular, su resistencia a la abrasión es particularmente sobresaliente. Sus deficiencias son poca resistencia al calor, baja dureza, baja resistencia a la tracción, malas propiedades de retardantes de llama.
1. Datos de rendimiento de UHMWPE
2. Propiedades mecánicas
(1) Resistencia al impacto
La fuerza de impacto de UHMWPE se encuentra entre las mejores de toda la ingeniería de plásticos. UHMWPE puede mantener una excelente resistencia al impacto incluso a baja temperatura, e incluso en nitrógeno líquido (-196 ℃), UHMWPE también tiene una buena resistencia al impacto, lo cual es una característica que otros plásticos no tienen. Su fuerza de impacto comienza a aumentar con el aumento de la masa molecular relativa, la masa molecular relativa de 150 × 104 más o menos para alcanzar su valor máximo, y luego con la masa molecular relativa del aumento y disminución gradualmente. La fuerza de impacto de UHMWPE es aproximadamente 2 veces más que el policarbonato, ABS 5 veces, PA, paraformaldehído y PBT más de 10 veces.
(2) Resistencia a la abrasión
La resistencia a la abrasión de UHMWPE encabeza la lista de plásticos, varias veces mayor que la del acero al carbono y el latón, y su resistencia a la abrasión puede mejorarse aún más con el aumento de la masa molecular relativa. La Figura 1-1 muestra la comparación de la resistencia al desgaste entre UHMWPE y otros materiales. Las condiciones de prueba son las siguientes: el mortero está compuesto por 2 partes de masa del agua y 3 partes de masa de arena; La velocidad de rotación de la pieza de prueba es 900R/min; El tiempo de ejecución es 7h.
Comparación de la resistencia a la abrasión de UHMWPE con otros materiales
(3) Auto-lubricación
UHMWPE tiene una excelente auto-lubricación y un factor de fricción dinámico bajo comparable al de PTFE. La Tabla 1-2 enumera la comparación del factor de fricción dinámica entre UHMWPE y otros plásticos de ingeniería. Se puede ver que el factor de fricción cinética de UHMWPE bajo lubricación de agua es 1/2 de PA66 y POM, y en condiciones no lubricadas es solo superada de PTFE, que tiene la mejor propiedad autocontratante entre los plásticos. Cuando funciona en forma deslizante o giratoria, tiene un mejor rendimiento deslizante que el acero y el latón con la adición de aceite lubricante. Además, el precio de UHMWPE es bajo, por lo que en el campo de la tribología, se considera un material de fricción con una muy buena relación costo-rendimiento.
Comparación del factor de fricción dinámica entre UHMWPE y otros plásticos de ingeniería
| Material | No | Agua lubricada | Aceite lubricado |
| Uhmwpe | 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 |
(4) resistencia a la tracción
La resistencia al rendimiento de la tracción de UHMWPE está relacionada con la masa molecular relativa y la densidad, con el aumento de la masa molecular relativa y la densidad disminuyen, la resistencia al rendimiento de la tracción también disminuye; Sin embargo, cuando la densidad es de 0.94 g/cm3 o la masa molecular relativa es más de 150 × 104, el cambio de la resistencia al rendimiento de la tracción es relativamente pequeño y básicamente tiende a ser un valor fijo. La resistencia a la ruptura de tracción solo está relacionada con la masa molecular relativa, y el efecto de la densidad en ella es básicamente insignificante. Contrariamente a la resistencia al rendimiento de la tracción, con el aumento de la masa molecular relativa, la resistencia a la rotura de tracción aumenta en consecuencia.
3. Propiedades eléctricas
Al igual que el polietileno ordinario, la cadena molecular de UHMWPE solo está compuesta de carbono e hidrógeno, las propiedades eléctricas de UHMWPE son independientes del tamaño de la masa molecular relativa, por lo que tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Su resistividad de volumen es tan alta como 1016 ~ 1018Ω-CM, y la tangente del ángulo de pérdida dieléctrica es (2 ~ 3) × 10-4. 4.
4. Propiedades térmicas
La resistencia al calor de UHMWPE no es alta, la temperatura de uso generalmente es inferior a 100 ℃. Sin embargo, debido a que su masa molecular relativa es muy grande, por lo que su temperatura de distorsión de calor y su punto de ablandamiento del Vicat son más altos que el de HDPE ordinario, el punto de fusión de UHMWPE (136 ℃) es más o menos el mismo que el HDPE ordinario, Sin embargo, UHMWPE tiene muy buena resistencia a la temperatura baja, la mejor entre todos los plásticos, la temperatura de la fragilidad es inferior a -70 ℃, incluso si la temperatura del helio líquido (-3 ℃) está por debajo de -70 ℃, y la temperatura de la temperatura de helio líquido (-4 ℃) está por debajo de -70 ℃, y la temperatura de la temperatura del helio líquido está por debajo de -70 ℃. La temperatura de la fragilidad es inferior a -70 ° C, e incluso a temperaturas líquidas de helio (-269 ° C) todavía tiene cierta resistencia a la resistencia y resistencia a la abrasión. Incluso a temperatura de helio líquido (-269 ℃), todavía tiene cierta resistencia al impacto y resistencia a la abrasión. El rango de temperatura de trabajo es de -265 a 100 ℃, y aún puede mantener una buena resistencia y resistencia sin la fragilidad cuando la temperatura es tan baja como -195 ℃, por lo que puede usarse en piezas de baja temperatura, tuberías y muy baja temperatura Situaciones como la industria nuclear.
5. Resistencia química
UHMWPE tiene una excelente resistencia química. Dietano, etilenglicol, gasolina, heptano, hexano, ciclohexano, disulfuro de carbono, isopentanol, éster etílico, metil isobutil cetona, metanol de benceno, etc. Más de 80 tipos de solventes orgánicos, como cualquiera de los solventes impregnados durante 30D, la apariencia De la aparición de no fenómenos anómalos, el rendimiento de los diversos tipos prácticamente sin cambios. Esto se debe al hecho de que el polietileno de peso molecular ultra alto no tiene un grupo funcional en la estructura molecular, y casi no hay cadena ramificada y doble enlace, así como alta cristalinidad. Sin embargo, no es estable en ácido sulfúrico concentrado, ácido clorhídrico concentrado, ácido nítrico concentrado, hidrocarburos halogenados e hidrocarburos aromáticos y otros solventes, y la velocidad de oxidación aumenta con el aumento de la temperatura.
6. Absorción de agua
La tasa de absorción de agua de UHMWPE es la más pequeña entre los plásticos de ingeniería (ver Tabla 1-3), que se debe al hecho de que la cadena molecular de UHMWPE consiste solo en elementos de carbono e hidrógeno, y no hay un grupo polar en la molécula, Entonces la tasa de absorción de agua es extremadamente baja. Por lo tanto, los productos no cambiarán de tamaño debido a la absorción de agua incluso en un entorno húmedo, y al mismo tiempo, no afectará las propiedades mecánicas de los productos, como la precisión y la resistencia a la abrasión, y las materias primas no necesitan ser secado antes de moldear y procesar.
Absorción de agua de varios plásticos de ingeniería común
Nombre del material UHMWPE PA66 PC POM ABS PTFE Absorción de agua% ＜ 0.01 1.5 0.15 0.25 0.20 ~ 0.45 ＜ 0.02
7. Aplicaciones de polietileno de peso molecular ultra alto
Con el mejor rendimiento general, UHMWPE se ha utilizado ampliamente en los campos de maquinaria, electrodomésticos, envases de envasado, equipos químicos, transporte, almacenamiento y transporte de materiales, transmisión de tuberías, equipos médicos y deportivos, etc. Los productos principales son: láminas, tuberías, varillas y productos terminados. Los productos principales son: placas, tuberías, varillas y productos terminados, que incluyen engranajes, rodamientos, bujes, rodillos, rieles de guía, controles deslizantes, revestimientos, etc. De la tecnología de procesamiento de los productos se puede dividir en molduras, mecanizado, extrusión, moldeo por inyección, estampado, moldeo de soplado, moldeo en rollo, moldura de procesamiento termoplástico y moldura de dibujo de cables.
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