超高分子量聚乙烯板材说明及性能指标

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE），是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的各种优点，极高的耐冲击性、极低的吸水率、极低的磨擦系数，优良的自润滑性、优良的不粘性，对酸碱的优良耐腐蚀性。因而被广泛应用于我国的钢铁、电力、煤炭、水泥、矿山等行业的煤仓、料仓、石膏仓、石灰仓、均化仓、水泥仓、自卸汽车、混合料筒，解决了这些部位长期存在的粘接、架桥、磨损快、生产效率低等问题，被科研和设计部门认为是目前解决粘接、磨损等问题的**佳工程塑料，并向所在行业大力推广，取得了显著的经济效益和社会效益。

性能指标：

一、前言

在我们的日常生活中，随时随地都可以看到用聚乙烯制做的各种形状的器具，据塑料行业相关权威机构统计，聚乙烯目前的产量约占整个塑料行业的30％，不过我们在日常生活中所见到的聚乙烯制品都属于热属性通用塑料，其分子量大都在30万左右，称作高密度和低密度聚乙烯，而只有分子量在150万上，才被称为是超高分子量聚乙烯。同时，因超高分子量聚乙烯具有其它聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的优异性能，而被称作工程塑料之王。

但是，性能如此优异的高分子材料产业化40多年来，全世界总产量却不足10万吨，也就充分体现了这种高分子材料“性能卓越，加工困难”的特点。由于这种高分子材料大分子链间的无规缠结使其对热运动反映迟缓，流动性极差，临界剪切速率低，易产生熔体破裂等缺欠，使得UHMW-PE难以用普通的塑料加工设备和技术进行加工成型。

UHMWPE极高的分子量赋予其优异的使用性能，而且属于价格适中、性能优良的热塑性工程塑料。它几乎集中了各种塑料的优点，具有普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生消毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合功能。事实上，目前还没有一种单纯的高分子材料兼有如此众多的优异性能。

(一)耐磨性

UHMWPE的耐磨性居塑料之冠，并超过某些金属，与其它工程塑料相比，UHMWPE的砂浆磨耗指数仅是 PA66的1/5，HDPE和 PVC的1/10；与金属相比，是碳钢的1/7，黄铜的l/27。这样高的耐磨性，以致于用一般塑料磨耗实验法难以测试其耐磨程度，因而专门设计了一种砂浆磨耗测试装置。UHMWPE耐磨性与分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。

(二)耐冲击性

UHMWPE的冲击强度，在所有工程塑料中名列前茅，UHMWPE的冲击强度约为耐冲击PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBTP的10余倍。耐冲击性如此之高，以致于采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。其冲击强度随分子量的增大而提高，在分子量为150万时达到**大值，然后随分子量的继续升高而逐渐下降。值得指出的是，它在液氮中（-196℃）也能保持优异的冲击强度，这一特性是其它塑料所没有的。此外，它在反复冲击后表面硬度更高。

(三)自润滑性

UHMWPE有极低的磨擦系数(0.05～0.11)，故自润滑性优异。在无润滑剂的条件下仅次于塑料中自润滑性**好的聚四氯乙烯(PTFE)；当它以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜添加润滑油的润滑性还要好。

(四)耐化学药品性

UHMWPE具有优良的耐化学药品性，除强氟化性酸液外，在一定温度和浓度范围内能耐腐蚀介质（酸、碱、盐）及有机介质（萘溶剂除外）。其在20℃和 80℃的 80种有机溶剂中浸渍30d，外表无任何反常现象，其它物理性能也几乎没变化。

(五)冲击能吸收性

UHMWPE具有优异的冲击能吸收性，冲击能吸收值在所有塑料中**高，因而噪声阻尼性很好，具有优良的消音效果。

(六)耐低温性

UHMWPE具有优异耐低温性能，在液氦温度（－269℃）下仍具有延展性，因而能够作核工作的耐低温部件。

(七)卫生无毒性

UHMWPE卫生无毒，完全符合日本卫生协会的标准，并得到美国食品及药物行政管理局和美国农业部的认可，可用于接触食品和药物。

(八)不粘性

UHMWPE表面吸咐力非常微弱，其抗粘附能力仅次于塑料中不粘性**好的PTEE，因而制品表面与其它材料不易粘附。

(九)憎水性

UHMWPE吸水率很低，一般小于0.01%，仅为 PA6的1%，因而在成型加工前一般不必干燥处理。

(十)拉伸强度

由于UHMWPE具有超拉伸取向必备的结构特征，所以有无可匹敌的高拉伸强度，因此可通过凝胶纺丝法制得超高弹性模量和强度的纤维，其拉伸强度高达 3～3.5 GPa，拉伸弹性模量高达 100～125GPa；纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中**高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比芳纶纤维大 5 0％。

二、UHMWPE在物料储运方面的应用

在电力、煤炭、钢铁、水泥等一些粉状物料使用率较高的行业，物料储存仓堵塞、粘接现象普遍存在，严重影响了生产的正常运转，解决这些问题的主要方法是采用空气炮、振动器、炸药和人工清除，这些方式不仅效率低，工人的劳动强度大，而且容易发生危险。

UHMWPE可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、谷物之类粉装材料的料斗、料仓、滑槽的村里，由于它具有优良的润滑性、不粘性，可使上述粉状材料对储运设备不发生粘附现象，保证稳定输送。

煤、矿粉、粮食等的料斗过去采用不锈钢材里进行装箱运输，现改用UHMWP E衬里。长期使用时，可减少发热现象。宝钢运进矿石的料斗采用UHMWPE，要比原先采用的金属材料使用寿命提高10－50倍。用UHMWPE制作料斗衬里便于施工、成本低，所以大发电厂输送煤的加料斗也采用了UHMWPE衬里。

采煤厂的煤溜槽采用UHMWPE制造，可降低倾斜角度，从而提高开采量，输送40万t煤而不需更换料，其使用寿命比衬镁合金的流料槽提高2倍。

UHMWPE用于流砂等的固体输送管道，与钢管相比寿命提高18倍，成本降至1/25，与尼龙管相比寿命提高3倍，成本降至1/8。在输送时，管内阻力比金属管小25％，大大提高了输速效率。

过去粮食加工厂采用钢管进行输送粮食，钢管磨损消耗大量的钢材，而且粉尘污染环境，有粉尘爆炸的危险。面粉厂采用UHMWPE管代替钢管。耐磨性提高 7～10倍，由于UHMWPE具有不产生静电火花等特点，从而避免了爆炸危险。

在滑槽、铲斗和矿石车厢的内衬等方面，用传统金属材料时，遇到寒冷潮湿的天气，物料就会冻结在金属上，而采用UHMWPE则不会，从而大大减少了卸货时间。在散装货船的自卸漏斗上内衬一层UHMWPE板材后，平均卸货时间由原来的16-20h减少到8h。

三、汽车、船舶和淘瓷工业

UHMWPE在汽车工业中可制作汽车用电缆套管、链轮、把手和座垫等；在船舶工业中可制做船舶和码头用船只防护板，克服了传统的木制或橡胶缓冲垫不能承受超级油船的磨擦冲击而导致易燃易爆的缺点；在陶瓷行业中，制作各种规格的滚压头滤板、车轮等，有良好的耐磨性和不粘接性。

四、结语

超高分子量聚乙烯，具有其它工程塑料无可比拟的耐磨损、耐冲击、耐化学药品、自润滑等性能，在国民经济的各个领域，尤其是钢铁、煤炭、电力、水泥等行业的设备和料仓衬里、各种机械零部件等方面的应用具有独特优势，其产品的开发和应用具有广阔的前景，正日益受到人们的关注。