性能
聚乙烯是目前产量最大,应用最广的塑料品种之一。其中,LDPE、HDPE以及被称为第三代聚乙烯的LLDPE等均属于热塑性能用塑料。分子量在150万以上的聚乙烯称之为“超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)”唯有分子量高达150万以上的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)因其物理性能优异而作为工程塑料应用。
UHMW-PE极高的分子量赋予其优异的使用性能,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、卫生无毒、不易粘附,不易吸收、密度较小等综合性能,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。
耐磨性:
UHMW-PE的耐磨性居塑料之冠并超过某些金属,图1为UHMW-PE与其它材料耐磨性比较,这样高的耐磨性以至于用一般塑料磨耗实验法难以测试其耐磨程度,因而采用砂浆磨耗测试装置。UHMW-PE的耐磨性与分子量成正比随着分子量的升高其耐磨性越好。
耐冲击性:
UHMW-PE的冲击强度在所有工程塑料中名列前茅图2表示为与其它工程塑料冲击强度比较,从图2可看出的耐冲击性如此之高,以至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升高而提高,在分子量为150万时达到最大值,然后随分子量的继续升高而逐渐下降。此外,它在反复冲击后表面硬度更高。
自润滑性:
有极低的磨擦因数(0.05-0.11)故自润滑性优异,从表可以看出的动磨擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2,在无润滑条件下仅次于自润滑最好的聚四氟乙烯(PTEE)当它以滑动或转动形势工作时,比钢和黄铜添加润滑剂后的润,肖性好,因此在磨擦学领域被誉为成本性能非常理想的磨擦材料。
| 名称 |
动摩擦因数 |
| UHMW-PE |
0.10~0.22 |
0.05~0.10 |
0.05~0.08 |
| PTEE |
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 |
| |
自润滑 |
水润滑 |
油润滑 |
| 材料 |
UHMW-PE |
PTEE |
PA55 |
ABS |
PC |
| 摩擦系数 |
0.07-0.11 |
0.04-0.1 |
0.37 |
0.38 |
0.36 |
| 材料 |
橡皮-固体 |
石墨-石墨 |
玻璃-玻璃 |
钢-钢 |
玻璃-金属 |
冰-冰 |
| 摩擦系数 |
1~4 |
0.1 |
0.9~1 |
0.58 |
0.5~0.7 |
0.05~0.15 |
|
耐化学药品性:
具有优良的耐化学药品性,除强氧化性酸液外,在一定温度下和深度范围内能耐各种腐蚀性介质如:(酸、碱、盐)及有机介质(荼溶剂除外)。其它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有变化。
冲击能吸收性
UHMW-PE具有优异的冲击能吸收性,冲击能吸收值在所有的塑料中最高因而噪声阻尼性很好,具有优良的消音效果。
耐低温:
UHMW-PE具有优异的耐低温性能,在液氦温度(-269℃)下仍具有延展性,因而能够用作核工业的耐低温部件,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。
卫生无毒性:
UHMW-PE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的美国农业部认可,可用于接触食品和药物。
不粘性:
UHMW-PE表面吸附力非常微弱,其抗粘附能力仅次于塑料中不粘性最好的PTEE,因而制品表面与其它材料不易粘附。
憎水性:
UHMW-PE吸水率很低,一般小于0.01%,为PA66的1%,因而成型加工前不必干燥,制品在潮湿环境中不会因吸湿而发生尺寸变化。
| 材料 |
UHMW-PE |
PA66 |
PC |
POM |
ABS |
PTEE |
| 吸水率 |
<0.01 |
1.5 |
0.15 |
0.25 |
0.20-0.45 |
<0.01 |
|
密度:
UHMW-PE比其它工程塑料的密度都低、因而其制品非常的轻便。
| 名称 |
PTEE |
POM |
PBTP |
PC |
PA |
UHMW-PE |
| 相对密度 |
2.12 |
1.41 |
1.31 |
1.20 |
1.02-1.14 |
0.94 |
| UHMW-PE 密度比 |
56 |
33 |
30 |
22 |
8.18 |
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其它性能:
UHMW-PE还具有优良的电气像性能比HDPE更优良耐环境应力裂性比HDPE更好的耐疲劳性及耐射线能力。
不足之处:
与其它工程塑料相比UHMW-PE耐热性能和硬度偏低,但可以通过“填充”和“交联”等改善。
| 名称 |
PTEE |
POM |
PBTP |
PC |
PA |
UHMW-PE |
| 相对密度 |
2.12 |
1.41 |
1.31 |
1.20 |
1.02-1.14 |
0.94 |
| UHMW-PE 密度比 |
56 |
33 |
30 |
22 |
8.18 |
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