คุณสมบัติพื้นฐานของโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษ (UHMWPE)

โดยทั่วไปแล้วน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษ (UHMWPE) โดยทั่วไปหมายถึงโพลีเอทิลีนที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ 150 × 104 หรือมากกว่าและเป็นพลาสติกวิศวกรรมชนิดใหม่ ความหนาแน่นของ UHMWPE ที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์เฉลี่ย 200 × 104 เพียง 0.935G/cm3 ซึ่งต่ำกว่าพลาสติกวิศวกรรมอื่น ๆ ทั้งหมดโดยทั่วไปต่ำกว่า PTFE มากกว่า 50% และต่ำกว่า 30% ต่ำกว่า 30% ของพาราฟอร์มัลดีไฮด์ดังนั้นผลิตภัณฑ์ของมันจึงมีน้ำหนักเบา UHMWPE มีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมคุณสมบัติทางกายภาพคุณสมบัติทางเคมีที่ทนต่อการสึกหรอมากทนต่อการกัดกร่อนการทนต่อแรงกระแทกการหล่อลื่นด้วยตนเองปัจจัยแรงเสียดทานต่ำการดูดซับน้ำต่ำ ความเป็นพิษการรีไซเคิลและความต้านทานอุณหภูมิต่ำ ฯลฯ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานต่อการขัดถูนั้นโดดเด่นเป็นพิเศษ ข้อบกพร่องของมันคือความต้านทานความร้อนที่ไม่ดีความแข็งต่ำความแข็งแรงแรงดึงต่ำคุณสมบัติสารหน่วงไฟที่ไม่ดี

1. ข้อมูลประสิทธิภาพของ UHMWPE

2. คุณสมบัติเชิงกล

(1) ความต้านทานต่อแรงกระแทก

ความแข็งแรงของผลกระทบของ UHMWPE เป็นหนึ่งในสิ่งที่ดีที่สุดในพลาสติกวิศวกรรมทั้งหมด UHMWPE สามารถรักษาความต้านทานต่อแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยมแม้ที่อุณหภูมิต่ำและแม้กระทั่งในไนโตรเจนเหลว (-196 ℃), UHMWPE ก็มีความแข็งแรงของผลกระทบที่ดีซึ่งเป็นลักษณะที่พลาสติกอื่นไม่มี ความแข็งแรงของผลกระทบของมันเริ่มเพิ่มขึ้นเมื่อการเพิ่มขึ้นของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของ 150 × 104 หรือมากกว่านั้นเพื่อให้ได้ค่าสูงสุดและจากนั้นด้วยมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของการเพิ่มขึ้นและค่อยๆลดลง ความแข็งแรงของแรงกระแทกของ UHMWPE นั้นประมาณ 2 เท่าของโพลีคาร์บอเนต, ABS 5 ครั้ง, PA, Paraformaldehyde และ PBT มากกว่า 10 ครั้ง

(2) ความต้านทานต่อการเสียดสี

ความต้านทานต่อการเสียดสีของ UHMWPE ติดอันดับพลาสติกสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนและทองเหลืองหลายเท่าและความต้านทานต่อการขัดถูสามารถปรับปรุงได้อีกต่อไปเมื่อมีการเพิ่มขึ้นของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ รูปที่ 1-1 แสดงการเปรียบเทียบความต้านทานการสึกหรอระหว่าง UHMWPE และวัสดุอื่น ๆ เงื่อนไขการทดสอบมีดังนี้: ปูนประกอบด้วย 2 ส่วนของน้ำมวลและ 3 ส่วนของทราย ความเร็วในการหมุนของชิ้นทดสอบคือ 900R/นาที; เวลาทำงานคือ 7 ชั่วโมง

การเปรียบเทียบความต้านทานต่อการเสียดสีของ UHMWPE กับวัสดุอื่น ๆ

(3) การหล่อลื่นด้วยตนเอง

UHMWPE มีการหล่อลื่นตนเองที่ยอดเยี่ยมและปัจจัยแรงเสียดทานแบบไดนามิกต่ำเทียบได้กับของ PTFE ตารางที่ 1-2 แสดงการเปรียบเทียบปัจจัยแรงเสียดทานแบบไดนามิกระหว่าง UHMWPE และพลาสติกวิศวกรรมอื่น ๆ จะเห็นได้ว่าปัจจัยแรงเสียดทานจลน์ของ UHMWPE ภายใต้การหล่อลื่นของน้ำคือ 1/2 ของ PA66 และ POM และภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ได้รับการหล่อลื่นมันเป็นอันดับสองรองจาก PTFE ซึ่งมีคุณสมบัติการหล่อลื่นตนเองที่ดีที่สุดในหมู่พลาสติก เมื่อมันทำงานในรูปแบบเลื่อนหรือหมุนจะมีประสิทธิภาพการเลื่อนที่ดีกว่าเหล็กและทองเหลืองด้วยการเติมน้ำมันหล่อลื่น ยิ่งไปกว่านั้นราคาของ UHMWPE อยู่ในระดับต่ำดังนั้นในสาขาของ Tribology จึงถือเป็นวัสดุเสียดสีที่มีอัตราส่วนประสิทธิภาพที่ดีมาก

การเปรียบเทียบปัจจัยแรงเสียดทานแบบไดนามิกระหว่าง UHMWPE และพลาสติกวิศวกรรมอื่น ๆ

(4) แรงดึง

ความแข็งแรงของผลผลิตแรงดึงของ UHMWPE นั้นเกี่ยวข้องกับมวลโมเลกุลและความหนาแน่นสัมพัทธ์โดยการเพิ่มขึ้นของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์และความหนาแน่นลดลงความแข็งแรงของผลผลิตแรงดึงก็ลดลงเช่นกัน อย่างไรก็ตามเมื่อความหนาแน่นคือ 0.94G/cm3 หรือมวลโมเลกุลสัมพัทธ์มากกว่า 150 × 104 การเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของผลผลิตแรงดึงนั้นค่อนข้างเล็กและโดยทั่วไปแล้วมีค่าคงที่ ความแข็งแรงในการแตกแรงดึงนั้นเกี่ยวข้องกับมวลโมเลกุลสัมพัทธ์เท่านั้นและผลของความหนาแน่นต่อมันนั้นมีความสำคัญน้อยมาก ตรงกันข้ามกับความแข็งแรงของผลผลิตแรงดึงเมื่อมีการเพิ่มขึ้นของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ความแข็งแรงในการแตกแรงดึงจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ

3. คุณสมบัติทางไฟฟ้า

เช่นเดียวกับโพลีเอทิลีนธรรมดาโซ่โมเลกุลของ UHMWPE นั้นประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้นคุณสมบัติทางไฟฟ้าของ UHMWPE นั้นเป็นอิสระจากขนาดของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ความต้านทานปริมาตรของมันสูงถึง 1,016 ~ 1018Ω-cm และมุมการสูญเสียอิเล็กทริกสัมผัสคือ (2 ~ 3) × 10-4 4.

4. คุณสมบัติทางความร้อน

ความต้านทานความร้อนของ UHMWPE ไม่สูงอุณหภูมิการใช้งานโดยทั่วไปต่ำกว่า 100 ℃ อย่างไรก็ตามเนื่องจากมวลโมเลกุลสัมพัทธ์มีขนาดใหญ่มากดังนั้นอุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนและจุดอ่อนตัวของ Vicat จึงสูงกว่า HDPE ธรรมดาจุดหลอมเหลวของ UHMWPE (136 ℃) นั้นมากหรือน้อยเหมือนกับ HDPE สามัญ อย่างไรก็ตาม UHMWPE มีความต้านทานอุณหภูมิต่ำมากดีที่สุดในทุกพลาสติกอุณหภูมิความเปราะบางต่ำกว่า -70 ℃แม้ว่าอุณหภูมิฮีเลียมเหลว (-3 ℃) ต่ำกว่า -70 ℃และอุณหภูมิของอุณหภูมิฮีเลียมเหลว (-4 ℃) ต่ำกว่า -70 ℃และอุณหภูมิของอุณหภูมิฮีเลียมเหลวต่ำกว่า -70 ℃ อุณหภูมิของความเปราะบางต่ำกว่า -70 ° C และแม้กระทั่งที่อุณหภูมิฮีเลียมเหลว (-269 ° C) มันยังคงมีความแข็งแรงของแรงกระแทกและความต้านทานต่อการเสียดสี แม้แต่ที่อุณหภูมิฮีเลียมเหลว (-269 ℃) ก็ยังมีความแข็งแรงของผลกระทบและความต้านทานต่อการเสียดสี ช่วงอุณหภูมิการทำงานอยู่ระหว่าง -265 ถึง 100 ℃และยังคงสามารถรักษาความเหนียวและความแข็งแรงได้ดีโดยไม่ต้องอ่อนไหวเมื่ออุณหภูมิต่ำถึง -195 ℃ดังนั้นจึงสามารถใช้ในส่วนอุณหภูมิต่ำท่อและอุณหภูมิต่ำมาก สถานการณ์เช่นอุตสาหกรรมนิวเคลียร์

5. ความต้านทานทางเคมี

Uhmwpe มีความต้านทานทางเคมีที่ยอดเยี่ยม Diethane, ethylene glycol, น้ำมันเบนซิน, heptane, hexane, cyclohexane, คาร์บอนซัลไฟด์, isopentanol, ethyl ester, methyl isobutyl ketone, เมทานอลเบนซีน ฯลฯ มากกว่า 80 ชนิดของตัวทำละลายอินทรีย์ จากการปรากฏตัวของปรากฏการณ์ที่ผิดปกติการแสดงของชนิดต่าง ๆ ที่แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษไม่มีกลุ่มการทำงานในโครงสร้างโมเลกุลและแทบจะไม่มีโซ่แตกกิ่งและพันธะคู่รวมถึงผลึกสูง อย่างไรก็ตามมันไม่เสถียรในกรดซัลฟูริกเข้มข้น, กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น, กรดไนตริกเข้มข้น, ไฮโดรคาร์บอนฮาโลเจนและไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกและตัวทำละลายอื่น ๆ และความเร็วออกซิเดชันเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

6. การดูดซึมน้ำ

อัตราการดูดซับน้ำของ UHMWPE นั้นเล็กที่สุดในหมู่พลาสติกวิศวกรรม (ดูตารางที่ 1-3) ซึ่งเป็นเพราะความจริงที่ว่าห่วงโซ่โมเลกุลของ UHMWPE ประกอบด้วยคาร์บอนและองค์ประกอบไฮโดรเจนเท่านั้นและไม่มีกลุ่มขั้วในโมเลกุล ดังนั้นอัตราการดูดซับน้ำจึงต่ำมาก ดังนั้นผลิตภัณฑ์จะไม่เปลี่ยนแปลงขนาดเนื่องจากการดูดซึมน้ำแม้ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและในเวลาเดียวกันมันจะไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์เช่นความแม่นยำและความต้านทานต่อการเสียดสีและวัตถุดิบไม่ต้องการ จะแห้งก่อนการขึ้นรูปและการประมวลผล

การดูดซึมน้ำของพลาสติกวิศวกรรมทั่วไปหลายชนิด

7. การใช้งานโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษ

ด้วยประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีที่สุด UHMWPE ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในสาขาเครื่องจักรเครื่องใช้ไฟฟ้าภาชนะบรรจุบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์เคมีการขนส่งการจัดเก็บวัสดุและการขนส่งท่อส่งท่ออุปกรณ์การแพทย์และกีฬา ฯลฯ ผลิตภัณฑ์หลักคือแผ่นงาน ท่อแท่งและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ผลิตภัณฑ์หลักคือ: เพลต, ท่อ, แท่งและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปซึ่งรวมถึงเกียร์, แบริ่ง, บูช, ลูกกลิ้ง, รางนำทาง, สไลเดอร์, liners และอื่น ๆ จากเทคโนโลยีการประมวลผลของผลิตภัณฑ์สามารถแบ่งออกเป็นการขึ้นรูปการตัดเฉือนการอัดขึ้นรูปการฉีดขึ้นรูปการปั๊มการปั้นเป่าปั้นการปั้นม้วนการขึ้นรูปเทอร์โมพลาสติกและการขึ้นรูปลวด