超高分子量聚乙烯的加工与应用
２０１３年第５期内蒙古石油化工
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超高分子量聚乙烯的加工与应用
王峰
（黑龙江中盟龙新化工有限公司，黑龙江安达１５１４００）
摘要：超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）是指分子量在１００万～５００万以上的线型结构聚乙烯，由
于其巨大的分子量，使之具有一些普通ＰＥ、其它工程塑料和一些金属材料所不及的优异的综合性能。本文阐述了起高分子量聚乙烯的基本性能，介绍了主要的成型加工方法及其在各方面的应用情况。
关键词：超高分子量聚乙烯；基本性能；成型加工；应用中图贫类号：ＴＱ３４２＋．６１０．６５
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－－７９８１（２０１３）５一００１９一０２
日本三井石油化工公司于１９７４年开发了注塑成型工艺，并于１９７６年实现了商业化，之后又开发了往复式螺杆注塑成型技术。北京塑料研究所１９８３年对国产ＸＳ—ＺＹ一１２５Ａ型注射机进行了改造，成
超高分子量聚乙烯一般是指相对分子质量在１００万以上的聚乙烯，是一种新型工程塑料，虽然他的分子结构排列与普通聚乙烯完全相同，但由于它
具有非常高的相对分子质量（普通聚乙烯的相对分子质量仅为２万～３万），则赋予他许多普通聚乙烯所没有的优异性能。它具有以下优点：①耐磨损非常卓越；②冲击强度极高；③能吸收震动冲击和防噪声；④摩擦系数很低，能自润滑；⑤不易粘附异物；⑥
耐化学腐蚀；⑦工作温度范围（一２６５℃一＋１００℃），低温到一１９５ｃｊＣ时，仍能保持很好的韧性和强度，不
功地注射出啤酒罐装生产线用ＵＨＭＷＰＥ托轮、水
泵用轴套，１９８５年又成功地注射出医用人工关节
等。
１．１．４吹塑成型
ＩⅢ［ＭＷＰＥ加工时，当物料从日模挤出后，因弹性恢复而产生一定的回缩，并且几乎不发生下垂现象，故为中空容器，特别是大型容器，如油箱、大栖的
致脆裂；⑧无毒性、无污染、可再循环回收利用ｌ⑨成本低廉。因此在工程塑料中超高分子量聚乙烯是综
合性能最佳的工程塑料。但它也有不足之处，如耐温
吹塑创造了有利的条件。ＵＨＭＷＰＥ吹塑成型还可
导致纵横方向强度均衡的高性能薄膜，从而解决了
性能差、硬度低、拉伸强度低以及阻燃性能差等。
１
ＨＤＰＥ薄膜长期以来存在的纵横方向强度不一致，
容易造成纵向破坏的问题。１．２特殊加工技术１．２．１冻胶纺丝
溶解ＵＨＭＷＰＥ于适当的溶剂中，制成半稀溶液，经喷丝孔挤出，然后以空气或水骤冷纺丝溶液，
ＵＨＭＷＰＥ的成型加工
１．１普通加工技术１．１．１压制烧结
压制烧结是ＵＨＭＷＰＥ最原始的加工方法。此
法生产效率颇低，易发生氧化和降解。为了提高生产效率，可采用直接电加热法；另外，Ｗｅｒｎｅｒ和Ｐｆｌｅｉ—
ｄｅｒｅｒ公司开发了一种超高速熔结加工法，采用叶片
将其凝固成冻胶原丝。在冻胶原丝中，几乎所有的溶
剂被包含其中，因此ＵＨＭＷＰＥ大分子链的解缠状
式混合机，叶片旋转的最大速度可达１５０ｍ／ｓ，使物
料仅在几秒内就可升至加工温度。１．１．２挤出成型
挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。双螺杆挤出多采用同向旋转双螺杆挤出机。７０年代中期，日、美、西德等先后开发了单螺杆挤出工艺。北京化工大学于１９９４年底研制
态被很好地保持下来，而且溶液温度的下降，导致冻
胶体中ＵＨＭＷＰＥ折叠链片晶的形成。这样，通过超
倍热拉伸冻胶原丝可使大分子链充分取向和高度结
晶，进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链，从而制得高强度、高模量纤维。１．２．２润滑挤出（注射）
在挤出（注射）物料与模壁之间形成一层润滑
出面４５型ＵＨＭＷＰＥ专用单螺杆挤出机，并于１９９７年取得了（ｂ６５型单螺杆挤出管材工业化生产线的成
功。
１．１．３注塑成型
层，从而降低物料各点间的剪切速率差异，减小产品的变形，同时能够实现在低温、低能耗条件下提高高粘度聚合物的挤出（注射）速度。产生润滑层的方法
主要有两种：自润滑和共润滑。
收稿日期：２０１３一Ｏｌ—１３
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内蒙古石油化工
２０１３年第５期
１．２．３辊压成型
滑动，而不会发生粘着，而且其耐冲击性、耐磨损性是一种固态加工方法，即在ＵＨＭＷＰＥ的熔点
优良，适于制作农业和建筑机械的零部件。如联合收以下对其施加一很大的压力，通过粒子形变，有效地割机的滑动板、犁具外衬板、、翻斗车车厢的内衬等，将粒子与粒子融合。主要设备是一带有螺槽的旋转
可大幅度提高工作效率，减少能耗。
轮和一带有舌槽的弓形滑块，舌槽与螺槽垂直。在加２．２．３文体用品
工过程中有效地利用了物料与器壁之间的摩擦力，利用ＵＨＭＷＰＥ的自润滑性和耐磨性及耐寒产生的压力足够使ＵＨＭＷＰＥ粒子发生形变。在机
性，可用语滑冰、滑雪板底板，欧美主要采用
座末端装有加热支台，经过模日挤出物料。
ｌＴ删ＷＰＥ制造；用ＵＨＭＷＰＥ覆盖滑雪道（层厚
１．２．４热处理后压制成型
２０ｒａｍ），滑板最高速度可达１１０ｋｍ／ｈ。日本三井石油
把ＵＨＭＷＰＥ树脂粉末在１４０℃～２７５℃之间进化学公司制造的ＵＨ］ⅥＷＰＥ滑冰场，１９７５年在
行ｌｍｉｎ３０ｒａｉｎ的短期加热，发现ＵＨＭＷＰＥ的某
Ｋａｇｏｓｈｉｍａ县对外开放，其造价为一般滑冰场的１／
些物理性能出人意料地大大改善。用热处理过的４。
ＵＨＭＷＰＥ粉料压制出的制品和未热处理过的２．３
以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用
ＵＨＭＰＷＥ制品相比较，前者具有更好的物理性能ＵＨＭＷＰＥ具有优良的化学稳定性和不吸水
和透明性，制品表面的光滑程度和低温机械性能大
性，可用做各种溶液存储设备的铺面材料和大型包大提高了。
装容器，如浮筒、接水槽，汽油箱、农药容器以及太阳２
Ｕ蛐时研ＰＥ的应用
能设备的退水容器等。这也是ＵＨＭ２ＷＰＥ目前应用
２．１耐磨性和耐冲击性为主的应用最广泛的领域之一。ＵＨＭＷＰＥ容器还具有优良的２．１．１纺织机械
落下冲击强度。纺织机械是ＵＨＭＷＰＥ最早应用的领域，早在
３展望
１９５８年，就有几家公司用ＵＨＭＷＰＥ制造防止机械ＵＨＭＷＰＥ具有优良的耐磨性、抗冲击性、自润零件，如取代韧性材料中最耐用的水牛皮制作的织
滑性、耐化学腐蚀性、良好的热性能且无毒性，因此
机上的皮结，承受４０～１８０次／ｒａｉｎ长期振动冲击，在许多领域，尤其在纺织机械、造纸机械、管道运输其寿命可达水牛皮结的５～６倍。
及包装等方面的应用具有显著优势。Ｕ眦ＷＰＥ的
２．１．２包装机械
加工一直是一个世界性的难题，虽然目前已有挤出
ＵＨＭＷＰＥ蠹９高耐磨性、低摩擦因数和不粘性，或注塑的加工技术，但都局限于相对分子质量较低
使其在包装机械中比某些金属和其它塑料更适用，的范围，若能在加工技术方面取得突破性进展，将会
可代替磷青铜和氟塑料。用ＵＨＭＷＰＥ取代改性氟
有巨大的市场潜力。由于ＵＨＭＷＰＥ具有卓越的性塑料制作导轨、传送装置的滑块座、固定板等，不仅
能，因此开发高附加值的新产品，使其应用于领域更
大大降低了设备投资费用，而且可延长使用寿命１０
为广阔，其经济效益和社会效益将更好。
＂－－５０倍。
２．１．３通用机械
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２．２．２农业、建筑机械
１０．
ＵＨＭＷＰＥ自润滑性优异，泥土在其表面容易
超高分子量聚乙烯的加工与应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
王峰
黑龙江中盟龙新化工有限公司,黑龙江安达,151400内蒙古石油化工
Inner Mongolia Petrochemical Industry2013,39(5)
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