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
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,受摩擦時能有效分散應力,像紡織機械投梭器這類耐磨件常用它 。
2. 抗沖擊性強:常溫下抗沖擊能力極強,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)。當分子量達 200 萬左右時,沖擊強度可達峰值,可應用于低溫工程相關(guān)領(lǐng)域 。
3. 摩擦系數(shù)低:本身具備耐磨性的同時,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. 耐化學腐蝕:除濃硝酸、濃硫酸等強腐蝕介質(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,添加抗老化劑后,耐候性可進一步增強 。
6. 其他特性:無毒無味,獲得 FDA(美國食品藥品監(jiān)督管理局 )等機構(gòu)認可,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,不會發(fā)生脆裂 。
三、加工難點與方式
1. 加工難點:熔融粘度極高,可達 10?Pa?s ,流動性很差,純原料狀態(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、單螺桿擠出機(我國已有專用單螺桿擠出機適配 )、雙螺桿擠出機,能制作管材等制品 。
③注塑成型:對設備進行改造后可實現(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,能制成高強度、高模量纖維,用于繩索、防彈制品等特殊領(lǐng)域 。
四、應用領(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. 通用機械:生產(chǎn)齒輪、軸套、軸承等摩擦、傳動部件 。
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,如食品機械傳動件、醫(yī)療器具