超高分子量聚乙烯板
作者：德州鑫旭耐磨材料有限公司
來源：http://www.michellefjohnson.com
時間：2022-12-16
超高分子量聚乙烯板材是一種性能優制的工程塑料，如板高的耐磨、抗沖擊性能、很低的磨擦系數、良好的自潤滑性能，優良的耐低溫、耐化學腐蝕等。
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，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因而可以吸收較大的沖擊能量。
根據文獻資料，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，這種優異的低溫特性，使超高分子量聚乙烯的應用擴展到低溫工程領域。
3、很低的磨擦系數。超高分子量聚乙烯非常耐磨，而且磨擦系數低、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備的磨擦部件，除可提高耐磨壽命外，還可收到節能效果。
4、良好的耐化學腐蝕性。超高分子量聚乙具有良的耐化學腐蝕特性，除濃硝酸、濃硫酸外，它在所有的堿液、酸液中都不會受腐蝕，并且可在溫度(80oC的濃鹽酸中應用，在<20%的硝酸、<75%的硫酸中也是穩定的，它對水、液體洗滌也很穩定。)
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、熱學性能。按ASTM(負荷4.6kg/cm2)方法的測定，熱變形溫度為85℃,在較小的負荷下，使用溫度可達90℃，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異，在-269℃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，都具有很優良的電性能，它的體積電阻達10-18CM，擊穿電壓達50KV/mm,介電常數2.3。在較寬的溫度及頻率范圍內，它的電性能變化極小。在耐熱溫度范圍內，很適宜用作電氣工程的結構材料和紙廠的材料。
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性，美國食品與藥品管理局(FDA)和美國農業部(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越性能，其耐沖擊、耐磨損、耐化學腐蝕、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" 。
產品性能
1、機械性能
|
指標名稱 |
單位 |
測試方法 |
指標 |
|
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：
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指標名稱 |
單位 |
測度方法 |
指標 |
|
融點 |
℃ |
ASTMD2117 |
136 |
|
維卡軟化點 |
℃ |
ASTMD1512 |
134 |
|
熱膨帳系數 |
10-4/℃ |
ASTMD648 |
1.5 |
|
熱變形溫度(4.6kg/cm2) |
℃ |
ASTMD648 |
90 |
電性能：
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指標名稱 |
單位 |
測試方法 |
指 標 |
|
體積電阻系數 |
歐姆.厘米 |
ASTMD257 |
1017 |
|
表面電阻系數 |
歐姆 |
ASTMD257 |
1013 |
|
電介質強度 |
千伏/毫米 |
ASTMD149 |
900 |
|
介電系數 |
106赫芝 |
ASTMD150 |
2.3 |
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-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
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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，試片轉速800轉/分，試片盡寸60mm×40mm×3mm，每個試片均磨7小時。
超高分子量聚乙稀磨損率比較
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產品名稱 |
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方法進行。
7．磨擦系數
磨擦系數是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無關。
|
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 |
注:試驗方式按ASTM570
9.優良的耐化學腐蝕性
超高分子量聚乙烯化學穩定性很高，在一定的溫度，濃度范圍內能耐酸、堿、鹽等各種腐蝕性介質(酸、堿、鹽)及有機溶劑的作用。
10.無毒性
超高分子量聚乙烯無味、無毒、無嗅，本身無腐蝕性，具有生理循環性和生理適應性，美國食品與藥品管理局(FDA)和美國農業部(USDA)允許它用于與食品和藥品接觸的場合,因此適用于食品、醫藥等對衛生條件要求較高的行業。
二、行業運用
因超高分子量聚乙烯這種性能優良的熱塑性工程塑料，其制成品板材在不同領域得到廣泛的運用
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備的貯存和運輸過程中，通常由于物料結塊、架橋或凍結而受阻，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點：
高耐磨和極低磨擦系數，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，也不會因溫度太低造成濕的物料和容器凍在一起；
符合衛生標準。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。
襯里的應用事例
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應用場合 |
襯里材料 |
介質 |
應用結果 |
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氧化鐵礦貯斗 |
超高分子量
聚乙烯板材 |
氧化鐵
顆粒度：80%<30目
20%細粉<100目
產量：13000噸/天 |
使用一年后，沒發現磨耗、粘結和“架橋”現象。 |
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燒結廠的礦石貯倉 |
超高分子量
聚乙烯板材 |
礦石
顆粒度0-1，水分4-7% |
使用一年后，板材表面磨耗深度約0.5mm)，沒有發生粘結或滯留現象。 |
|
煤加工輸送溜槽 |
超高分子量
聚乙烯板材 |
原煙煤
顆粒度：
0-0.25-0-0.5
灰份：25%
硫：4%
產量：600噸/天 |
使用兩年后，沒發現磨耗、粘連、滯留或“架橋”現象。 |
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煤碳輸送料倉 |
超高分子量
聚乙烯板材 |
帶有煤灰和煤漿和煤炭
顆粒度：0-1/4
產量：3000噸/天 |
使用五年后，沒發現明顯磨耗 |
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潮濕的硫酸鈣溜槽 |
超高分子量
聚乙烯板材 |
濕的硫酸鈣
顆粒度：泥漿狀 |
該溜槽位于運輸帶下面，通過該溜槽喂料，把硫酸鈣進一步加工。襯里使用一年后，沒有現明顯磨耗，也沒發生粘結、滯留現象。 |
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船倉車箱的襯里 |
超高分子量
聚乙烯板材 |
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一般的散裝船倉內襯安裝上超高分子量聚乙烯板材后，平均卸貨時間由原來的16-20小時減少到13-17小時，節省卸貨時間和費用。汽車貨斗的襯里也可以顯著提高卸貨的速度。 |
2．碼頭護弦板
本產品作為碼頭護弦板，可防止船舶與碼頭的撞擊而造成的損壞，具有良好的抗沖擊性能，替代傳統的鋼制護弦，有單獨作護弦板，有橡膠復合，廣泛運用各大港口，國內外港口均采用些方案，根我們了解，做橡膠護弦的單位，一年，每家單位PE/UHMPE 板一年的用量有兩三百萬，市場較為樂觀。
3．一般機械用各類導槽、導軌、導流板等
4．農業機械和建筑機械：
利用超高分子聚乙烯量的自潤滑性、不粘性，在日本和歐州廣泛用于農耕機械和推土機的推土板、汽車翻斗襯里。這樣可使其不與泥土、泥漿等粘連，以此節約能耗，提高作業效率。
5．運動及娛樂器材：滑雪具襯里。
6．砧板：食品加工廠用的切配臺板、工作臺面等
應用領域： 可廣泛應用于采礦業、選煤廠、冶金工業、熱電廠、造船業等部門的輸送液體、固體、固液混合體的漏斗、漏槽、翻板、刮板輸送機的滑道、跳汰機篩板、浮選機襯板、船舶貨艙內襯板、大型滑塊、礦車、翻斗車車廂襯里等的耐磨耐腐應用，具有物超所值的獨特優勢。
使用范圍：
化學工程：耐腐耐磨機械部件
火力發電：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，耐磨抗粘結部分
食品工業：星形輪，輸送瓶子的計時螺桿、軸承、導向輥、導軌、滑塊座等
軍工：軍事防護的屏蔽，搞沖擊的設備部件
核電站：防輻射源屏蔽。
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