超高分子量聚乙烯板-UHMWPE*的分子量(HDPE的分子量通常只有2~30萬)賦予其優(yōu)異的使用性能,而且屬于價格適中、性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料,它幾乎集中了各種塑料的優(yōu)點(diǎn),具有普通聚乙烯和其它工程塑料*的耐磨、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕、吸收沖擊能、耐低溫、衛(wèi)生無毒、不易粘附、不易吸水、密度較小等綜合性能。事實(shí)上,目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優(yōu)異性能。
1、耐磨性
超高分子量聚乙烯板-UHMWPE的耐磨性居塑料,并超過某些金屬,圖1為UHMWPE與其它材料耐磨性比較。從圖1可以看出,與其它工程塑料相比,UHMWPE的沙漿磨耗指數(shù)僅是PA66的1/5,HEPE和PVC的1/10;與金屬相比,是碳鋼的1/7,黃銅的1/27。這樣高的耐磨性,以致于用一般塑料磨耗實(shí)驗(yàn)法難以測試其耐磨程度,因而專門設(shè)計了一種沙漿磨耗測試裝置。UHMWPE耐磨性與分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。
2、耐沖擊性
-UHMWPE的沖擊強(qiáng)度,在所有工程塑料中,圖2為UHMWPE與其他工程塑料沖擊強(qiáng)度比較,從圖2中可以看出,-UHMWPE的沖擊強(qiáng)度約為耐沖擊PC的2倍,ABS的5倍,POM和PBTP的10余倍。耐沖擊性如此之高,以致于采用通常沖擊試驗(yàn)方法難以使其斷裂破壞。其沖擊強(qiáng)度隨分子量的增大而提高,在分子量為150萬時達(dá)到zui大值,然后隨分子量的繼續(xù)升高而逐漸下降。值得指出的是,它在液氮中(-195℃)也能保持優(yōu)異的沖擊強(qiáng)度,這一特性是其它塑料所沒有的。此外,它在反復(fù)沖擊表面硬度更高。
3、自潤滑性
UHMWPE有極低的摩擦因數(shù)(0.05~0.11),故自潤滑性優(yōu)異。表1為UHMWPE與其他工程塑料摩擦因數(shù)比較。從表1可以看出,UHMWPE的動嗎擦因數(shù)在水潤滑條件下是PA66和POM的1/2,在無潤滑條件下僅次于塑料中自潤滑性的聚四氟乙烯(PTFE);當(dāng)它以滑動或轉(zhuǎn)動形式工作時,比鋼和黃銅加潤滑油后的潤滑性還要好。因此,在摩擦學(xué)領(lǐng)域UHMWPE被譽(yù)為成本/性能非常理想的摩擦材料。 名稱 摩擦系數(shù)
自潤滑 水潤滑 油潤滑
UHMWPE 0.10~0.22 0.05~0.10 0.05~0.08
PTFE 0.04~0.25 0.04~0.08 0.04~0.05
PA66 0.15~0.40 0.14~0.19 0.06~0.11
POM 0.15~0.35 0.10~0.20 0.05~0.10
表1 UHMWPE與其它工程塑料摩擦因數(shù)比較
4、耐化學(xué)藥品性
UHMWPE具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性,除強(qiáng)氧化性酸液外,在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)(酸、堿、鹽)及有機(jī)介質(zhì)(荼溶劑除外)。 其在20℃和80℃的80種有機(jī)溶劑中浸漬30d,外表無任何反常現(xiàn)象,其它物理性能也幾乎沒有變化。
5、沖擊能吸收性
UHMWPE具有優(yōu)異的沖擊能吸收性,沖擊能吸收值在所有塑料中zui高,因而噪聲阻尼性能很好,具有優(yōu)良的削音效果。
6、耐低溫性
UHMWPE具有優(yōu)異的耐低溫性,在液氦溫度(-269℃)下仍具有延展性,因而能夠用作核工業(yè)的耐低溫部件。
7、衛(wèi)生無毒性
UHMWPE衛(wèi)生無毒,*符合日本衛(wèi)生協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn),并得到美國食品及藥物行政管理局和美國*的認(rèn)可,可用于接觸食品和藥物。
8、不粘性
UHMWPE表面吸附能力非常微弱,其抗粘符能力僅次于塑料中不粘性的PTFE,因而制品表面與其它材料不易粘符。
9、吸水性小
UHMWPE吸水率很低;一般小于0.01%,僅為PA66的1%,因而在成型加工前一般不必干燥處理。
10、密度
表2為-UHMWPE與其它工程塑料密度比較。由表2可知,UHMWPE的密度比其它所有工程塑料都低,一般比PTFE低56%,比POM低33%,比PBTP低30%,因此其制品非常輕便。 名稱 相對密度 UHMWPE密度比其低/%
PTFE 2012 56
POM 1.41 33
PBTP 1.31 30
PC 1.20 22
PA 1.02—1.14 8—18
UHMWPE 0.94
11、拉伸強(qiáng)度
由于UHMWPE具有朝拉伸取向*的結(jié)構(gòu)特征,所以有*的超高拉伸強(qiáng)度,因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強(qiáng)度的纖維,其拉伸強(qiáng)度高達(dá)3~3.5GPa,拉伸彈性模量高達(dá)100~125GPa;纖維比強(qiáng)度是迄今已商品化的所有纖維中zui高的,比碳纖維大4倍,比鋼絲大10倍,比芳綸纖維大50%。
12、其他性能
還具有優(yōu)良的電氣絕緣性能,比HDPE更優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性,比HDPE更好的耐疲勞性及耐r-射線能力。