UHMWPE很高的分子量賦予其優(yōu)異的使用性能,而且屬于價(jià)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無(wú)可比擬的耐磨、耐沖擊、自潤(rùn)滑、耐腐蝕、吸收沖擊能、耐低溫、衛(wèi)生無(wú)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。
耐磨性
UHMWPE的耐磨性居塑料之冠,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(cè)試其耐磨程度,因而專門設(shè)計(jì)了一種沙漿磨耗測(cè)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。
耐沖擊性
UHMWPE的沖擊強(qiáng)度,在所有工程塑料中名列前茅,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(wàn)時(shí)達(dá)到高點(diǎn),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。
自潤(rùn)滑性
UHMWPE有很低的摩擦因數(shù)(0.05~0.11),故自潤(rùn)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(dòng)嗎擦因數(shù)在水潤(rùn)滑條件下是PA66和POM的1/2,在無(wú)潤(rùn)滑條件下僅次于塑料中自潤(rùn)滑性好的聚四氟乙烯(PTFE);當(dāng)它以滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)形式工作時(shí),比鋼和黃銅加潤(rùn)滑油后的潤(rùn)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。
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(wú)反常現(xiàn)象,其它物理性能也幾乎沒有變化。
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較高,因而噪聲阻尼性能很好,具有優(yōu)良的削音效果。
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。
衛(wèi)生無(wú)毒性
UHMWPE衛(wèi)生無(wú)毒,可用于接觸食品和藥物。
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較好的PTFE,因而制品表面與其它材料不易粘符。
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。
密度
UHMWPE與其它工程塑料密度比較相對(duì)來說低。
拉伸強(qiáng)度
由于UHMWPE具有朝拉伸取向的結(jié)構(gòu)特征,所以有無(wú)可匹敵的超高拉伸強(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較高的,比碳纖維大4倍,比鋼絲大10倍,比芳綸纖維大50 %。
耐磨性
UHMWPE的耐磨性居塑料之冠,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(cè)試其耐磨程度,因而專門設(shè)計(jì)了一種沙漿磨耗測(cè)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。
耐沖擊性
UHMWPE的沖擊強(qiáng)度,在所有工程塑料中名列前茅,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(wàn)時(shí)達(dá)到高點(diǎn),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。
自潤(rùn)滑性
UHMWPE有很低的摩擦因數(shù)(0.05~0.11),故自潤(rùn)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(dòng)嗎擦因數(shù)在水潤(rùn)滑條件下是PA66和POM的1/2,在無(wú)潤(rùn)滑條件下僅次于塑料中自潤(rùn)滑性好的聚四氟乙烯(PTFE);當(dāng)它以滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)形式工作時(shí),比鋼和黃銅加潤(rùn)滑油后的潤(rùn)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。
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(wú)反常現(xiàn)象,其它物理性能也幾乎沒有變化。
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較高,因而噪聲阻尼性能很好,具有優(yōu)良的削音效果。
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。
衛(wèi)生無(wú)毒性
UHMWPE衛(wèi)生無(wú)毒,可用于接觸食品和藥物。
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較好的PTFE,因而制品表面與其它材料不易粘符。
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。
密度
UHMWPE與其它工程塑料密度比較相對(duì)來說低。
拉伸強(qiáng)度
由于UHMWPE具有朝拉伸取向的結(jié)構(gòu)特征,所以有無(wú)可匹敵的超高拉伸強(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較高的,比碳纖維大4倍,比鋼絲大10倍,比芳綸纖維大50 %。
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