超高分子量聚乙烯

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种新型热塑性工程塑料，它的分子结构和普通聚乙烯完全相同，普通聚乙烯的分子量一般在4万～12万，而超高分子量聚乙烯可达到100～400万。随着分子量的大幅度升高，树脂的某些性能会发生突变，比如耐磨性佳；抗冲击性强，而且在低温时抗冲击强度仍保持较高数值;自润滑性好等。UHMW一PE可以而且在取代碳钢、不锈钢、青铜等，用于纺织、造纸、食品机械、运输、陶瓷、煤炭等领域。目前，世界上超高分子量聚乙烯年生产能力为8万吨。我国UHMW－PE年生产能力为一万吨。

成型加工技术与工艺

由于UHMW－PE流动性差，熔融状态下粘度高，很难用一般的方法加工。压制烧结成型是UHMW－PE最早的加工方法，它是将UHMW－pE粉末置于模具中，加压制成有一定强度和密度的坯件，然后在规定的温度下烧结成型。挤出成型是采用柱塞挤出机对UHMW一PE 加工成型，可看作是连续的压制烧结。活塞的往复运动提供了巨大的挤出压力，但筒内UHMW一PE塑化效果差，生产效率低，不易加工成较大制品。日本三并石油化工公司1974年开发出注射成型工艺，并于1976年实现工业化。注射成型时物料在高压下呈喷射流动状，利于充模，使制品保持尺寸稳定。

国外发展状况

生产情况世界上UHMW一PE生产及应用至今已有30多年的历史。近10年随着加工技术的不断发展，其产量和消费量不断增长：1989年消耗量为5万吨，1995年市场销售量达到6万吨。蒙特尔是世界UHMW－pE主要生产商，它在北美有一家年生产能力为1.6万吨的工厂，1997年其年产能力从1.6万吨增至2.7万吨。目前，蒙特尔在北美拥有47%的市场份额，在其它地区的销售量不是很多。该公司目前研究与开发重点集中在现有产品改性方面。荷兰DMS公司和日本三井公司的UHMW一PE生产规模都比较小。除生产常规牌号外，还提供特殊牌号（如注射成型牌号，纤维牌号和超细UHMW－ PE）。需求情况1997年，国际市场UHMW－PE需求量约为6万吨，其中，北美占56%，西欧占34%。与北美及西欧良好的开发市场相比，UHMW －pE在亚洲的消费量很小，仅占10% 。在亚洲各国中，日本年消费量最大，约为2000吨。

国内开发情况

国内于70年代末开始研制超高分量聚乙烯。当时的研究单位有上海高桥化工厂、安徽化工研究院、广州塑料厂等，但皆因技术不过关，树脂分子量只能达到150万左右。北京助剂二厂在年产8OOO吨低压聚乙烯装置上生产超高分子量树脂，产量从1000吨逐年增加，目前该厂年生产能力已达一万吨。该广把研究与开发重点放在改进产品质量方面。目前其产品的内在质量（如分子量、堆密度、抗张强度、断裂伸长率等）可达到日本三井240M、340M 和德国赫司特公司GUR432牌号水平。

1996年我国UHMW一PE总需求量约为2000吨左右，基本由北京助剂二厂供应，产品主要应用在纺织、机械设备、造纸、食品、运输等方面。其中，板材占60%，型材占25%，过滤器材占15%。按用途分，村里占60%，造纸行业占15%,过滤器占15%，其它占10%。近年来UHMW一PE的加工技术有了重大突破，由最初的烧结压制成型发展到专用设备挤出成型，由最初的烧结压制成型，应用领域也不断扩大。如UHMW－PE已在纺织、造纸、包装、运输、机械、化工、采矿、石油、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到了广泛

应用。

纺织机械纺织机械是UHMW－PE较早应用的领域。目前，国外在每台纺织机械上应用的UHMW－

PE零件平均有30件左右，如投梭器、打梭棒、齿轮、连结器、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后梁等零件。使用超高分子量聚乙烯皮结代替水牛皮结，其耐冲击次数由原来的100万次增加到500～600万次。造纸机械是UHMW－PE的主要领域。UHMW－PE磨擦系数低而且耐磨。因此，用它做造纸机上水箱的盖板及刮水板、压密部件、接头等，可以延长造纸机上聚酯网的寿命，节省更换新网的费用，减少停机造成的损失。此外，UHMW－PE 也可用来制造造纸机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等部件。目前，造纸工业所需UHMW－PE量占其总消费量的10%。

包装储运UHMW一PE具有优良的化学稳定性和不吸水性，可用作各种溶液存储设备的铺面材料和大型包装容器。特别是UHMW一PE具有无毒、耐水等优点，可作为直接与食品接触材料，用来制作食品装瓶自动包装线上的零部件，能防止瓶子破裂，减少噪音，提高工作效率。此外，UHMW一PE可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、谷物之类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里由于它具有优良的自润滑性及不粘性，可使上述粉状材料对储运设备不发生粘附现象，保证稳定运输。采用UHMW－PE制造煤场和粮食加工厂的输送管道，比金属材料使用寿命提高10～50倍，并且大大降低成本、提高输送效率。

农业及建筑机械 UHMW－PE自润滑性优异，泥土在其表不会发生粘着，而且其耐磨损性优良，用它来制造农业和建筑机械的零部件，可大幅度提高工作效率，减少能耗。用其制造农业收割机的齿轮，比钢制品便宜1/3，而使用寿命延长2倍以上。

此外，UHMW一PE在医疗上还可用于矫形外科零件、人工关节等，是理想的医用高分子材料，从使用性能上看由UHMW－PE制成的人工髋关节，耐磨性和安全性比PTFE更为优异。UHMW一PE具有优异的耐低温性能，可应用于各种冷冻机械，并可作为核工业的耐低温部件，也可用作原子能发电站的遮蔽板。UHMW一PE电绝缘性能良好，可制造酸性铅蓄电池隔板（膜）。UHMW－PE纤维强度为钢丝的10倍，碳纤维的2倍，抗张强度为150～350kg/平方厘米，抗张模量为8000～10000kg／平方厘米，在国防、民用方面均有广阔的用途（如制造防弹衣、飞机座椅、海运和渔业用绳索等）。利用其自润滑性、耐磨性和耐寒注，可以制造滑冰、滑雪。水上运动等体育器材的零部件。

超高分子量聚乙烯具有其它工程塑料无法比拟的耐磨性。耐冲性、耐化学药品、自润滑等性能，在国民经济的各个领域，尤其是耐磨输送、设备衬里、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，新应用领域（如汽车领域）的开发，正受到人们的关注。

但由于其熔融粘度高，加工难度大，长期以来，国内外对其加工主要采用类似加工聚四氟乙烯的庄制烧结和住塞挤出成型方法加工，生产效率较低，从而限制了该产品的推广应用。为此，可考虑结合我国国情，同时引进国外先进经验和技术，并根据我国深加上产品市场需求，研制出适合深加工产品需要的加工设备及技术。另外，适应工业产品多样化的要求，当前的发展方向是实现特殊工程塑料的通用化。为获得高附加值的产品，必须开拓市场，向生产技术含量高的新领域扩展，以满足社会需求。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是粘均分子量大于150万的热塑性工程塑料。国外一些公司生产的超高分子量聚乙烯相对分子质量已高达600万以上，目前德国公司的产品已高达1000万。虽然它的分子结构排列与普通聚乙烯完全相同，但由于它具有非常高的相对分子质量（普通聚乙烯的相对分子质量仅为2万～30万），从而赋予它许多普通聚乙烯没有的优异性能。具有其它塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐低温、自润滑、吸收冲击能和卫生无毒等综合特性，近年来这种新型塑料制品在欧美各国得到广泛使用，需求量越来越大。同样，在我国超高分子量聚乙烯制品应用也越来越广泛，是我国“十五”计划《优先发展的高新技术产业化重点领域指南》的推广项目。

超高分子量聚乙烯性能

1．极高耐磨性：UHMW-PE的耐磨性居塑料之冠并超过某些金属，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. 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

2．极强耐冲击性：UHMW-PE的冲击强度在所有工程塑料中名列前茅, 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，其冲击优异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。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。

3．优异自润滑性：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（PTFE）当它以滑动或转动形势工作时，比钢和黄铜添加润滑剂的润滑性还要好，因此在磨擦学领域被誉为成本性能非常理想的磨擦材料。

4．优良耐化学药品性：具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一定温度下和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质（酸、碱、盐）及有机介质（荼溶剂除外）在 20℃至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。

5．优异冲击能吸收性：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。

6．良好耐低温性：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。

7．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和美国农业部认可，可用于接触食品和药物。

8．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PTFE，因而制品表面与其它材料不易粘附。

9．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。

10．较低的密度：UHMW-PE比其它工程塑料的密度都低，因而其制品非常的轻便。

11．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辐射性能力。

辨别方法

超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物，很难加工，并且具有超强的耐磨性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强，所以在辨别真假高分子聚乙烯时，一定要注意它的这几项特性，具体辨别方法如下：

1.称重法则：真正的超高分子[1]量聚乙烯产品的比重在0.93-0.95之间，密度较小，能浮于水面。如果不是纯正的聚乙烯材料，将会沉入水底。

2.温度测量：纯正的超高分子量聚乙烯产品，在摄氏200度时是不会熔化的，不会变形，但会变软。如果不是纯正的聚乙烯材料在摄氏200度时是会有变形的。

3.目视方法：真正的超高分子量聚乙烯表面平整、均匀、光滑，乌黑发亮而且切面密度非常均匀，如果不是纯正的聚乙烯材料色泽暗淡而且密度不匀。

4.边缘测试法：纯正的超高分子量聚乙烯翻边端面圆润、均匀、光滑，如果不是纯正的聚乙烯材料翻边端面有裂纹，且在加热后翻边时会出现掉渣现象。

成型加工

由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，已使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

一般

1.压制烧结

(1)压制烧结是超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）最原始的加工方法。此法生产效率颇低，易发生氧化和降解。为了提高生产效率，可采用直接电加热法

(2)超高速熔结加工法，采用叶片式混合机，叶片旋转的最大速度可达150m/s，使物料仅在几秒内就可升至加工温度。

2.挤出成型

挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。双螺杆挤出多采用同向旋转双螺杆挤出机。

60年代大都采用柱塞式挤出机，70年代中期，日、美、西德等先后开发了单螺杆挤出工艺。日本三井石油化学公司最早于1974年取得了圆棒挤出技术的成功。我国于1994年底研制出Φ45型超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）专用单螺杆挤出机，并于1997年取得了Φ65型单螺杆挤出管材工业化生产线的成功。

(3)注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年开发了注塑成型工艺，并于1976年实现了商业化，之后又开发了往复式螺杆注塑成型技术。1985年美国Hoechst公司也实现了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的螺杆注塑成型工艺。我国1983年对国产XS-ZY-125A 型注射机进行了改造，成功地注射出啤酒罐装生产线用超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）托轮、水泵用轴套，1985年又成功地注射出医用人工关节等。

(4)吹塑成型

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）加工时，当物料从口模挤出后，因弹性恢复而产生一定的回缩，并且几乎不发生下垂现象，故为中空容器，特别是大型容器，如油箱、大桶的吹塑创造了有利的条件。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）吹塑成型还可导致纵横方向强度均衡的高性能薄膜，从而解决了HDPE薄膜长期以来存在的纵横方向强度不一致，容易造成纵向破坏的问题。

特殊

1.冻胶纺丝

(1)发展过程

以冻胶纺丝—超拉伸技术制备高强度、高模量聚乙烯纤维是70年代末出现的一种新颖纺丝方法。荷兰DSM公司最早于1979年申请专利，随后美国Allied公司、日本与荷兰联合建立的Toyobo-DSM公司、日本Mitsui公司都实现了工业化生产。中国纺织大学化纤所从1985年开始该项目的研究，逐步形成了自己的技术，制得了高性能的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维。

(2)纺丝过程

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）冻胶纺丝过程简述如下：溶解超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）于适当的溶剂中，制成半稀溶液，经喷丝孔挤出，然后以空气或水骤冷纺丝溶液，将其凝固成冻胶原丝。在冻胶原丝中，几乎所有的溶剂被包含其中，因此超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）大分子链的解缠状态被很好地保持下来，而且溶液温度的下降，导致冻胶体中超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）折叠链片晶的形成。这样，通过超倍热拉伸冻胶原丝可使大分子链充分取向和高度结晶，进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链，从而制得高强度、高模量纤维。

(3)应用

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维是当今世界上第三代特种纤维，强度高达30.8cN/dtex,比强度是化纤中最高的，又具有较好的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐光等优良性能。它可直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物：防弹背心和衣服、防切割手套等，其中防弹衣的防弹效果优于芳纶。国际上已将超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维织成不同纤度的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳等。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等；体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。

2.润滑挤出(注射)

润滑挤出(注射)成型技术是在挤出(注射)物料与模壁之间形成一层润滑层，从而降低物料各点间的剪切速率差异，减小产品的变形，同时能够实现在低温、低能耗条件下提高高粘度聚合物的挤出(注射)速度。产生润滑层的方法主要有两种：自润滑和共润滑。

(1)自润滑挤出(注射)

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的自润滑挤出(注射)是在其中添加适量的外部润滑剂，以降低聚合物分子与金属模壁间的摩擦与剪切，提高物料流动的均匀性及脱模效果和挤出质量。外部润滑剂主要有高级脂肪酸、复合脂、有机硅树脂、石腊及其它低分子量树脂等。挤出(注射)加工前，首先将润滑剂同其它加工助剂一起混入物料中，生产时，物料中的润滑剂渗出，形成润滑层，实现自润滑挤出(注射)。

有专利报道：将70份石蜡油、30份超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅胶)混合造粒，在190℃的温度下就可实现顺利挤出(注射)。

(2)共润滑挤出(注射)

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的共润滑挤出(注射)有两种情况，一是采用缝隙法将润滑剂压入到模具中，使其在模腔内表面和熔融物料间形成润滑层；二是与低粘度树脂共混，使其作为产物的一部分。

如：生产超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）薄板时，由定量泵向模腔内输送SH200有机硅油作润滑剂，所得产品外观质量有明显提高，特别是由于挤出变形小，增加了拉伸强度。

辊压成型

辊压成型是一种固态加工方法，即在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的熔点以下对其施加一很大的压力，通过粒子形变，有效地将粒子与粒子融合。主要设备是一带有螺槽的旋转轮和一带有舌槽的弓形滑块，舌槽与螺槽垂直。在加工过程中有效地利用了物料与器壁之间的摩擦力，产生的压力足够使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）粒子发生形变。在机座末端装有加热支台，经过模口挤出物料。如将此项辊压装置与挤压机联用，可使加工过程连续化。

热处理

把超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）树脂粉末在140℃～275℃之间进行1min～30min的短期加热，发现超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的某些物理性能出人意料地大大改善。用热处理过的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）粉料压制出的制品和未热处理过的UHMPWE制品相比较，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低温机械性能大大提高了。

射频

采用射频加工超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种崭新的加工方法，它是将超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）粉末和介电损耗高的炭黑粉末均匀混合在一起，用射频辐照，产生的热可使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）粉末表面发生软化，从而使其能在一定压力下固结。用这种方法可在数分钟内模压出很厚的大型部件，其加工效率比超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）常规模压加工高许多倍。

多孔膜

将超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）溶解在挥发溶剂中，连续挤出，然后经一个热可逆凝胶/结晶过程，使其成为一种湿润的凝胶膜，蒸除溶剂使膜干燥。由于已形成的骨架结构限制了凝胶的收缩，在干燥过程中产生微孔，经双轴拉伸达到最大空隙率而不破坏完整的多孔结构。这种材料可用作防水、通氧织物和耐化学品服装，也可用作超滤/微量过滤膜、复合薄膜和蓄电池隔板等。与其它方法相比，由此法制备的多孔超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）膜具有最佳的孔径、强度和厚度等综合性能。

4改性

性能

与其它工程塑料相比，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）具有表面硬度和热变形温度低、弯曲强度以及蠕变性能较差等缺点。这是由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的分子结构和分子聚集形态造成的，可通过填充和交联的方法加以改善。

填充

采用玻璃微珠、玻璃纤维、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二铝、二硫化钼、炭黑等对超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）进行填充改性，可使表面硬度、刚度、蠕变性、弯曲强度、热变形温度得以较好地改善。用偶联剂处理后，效果更加明显。如填充处理后的玻璃微珠，可使热变形温度提高30℃。

玻璃微珠、玻璃纤维、云母、滑石粉等可提高硬度、刚度和耐温性；二硫化钼、硅油和专用蜡可降低摩擦因数，从而进一步提高自润滑性；炭黑或金属粉可提高抗静电性和导电性以及传热性等。但是，填料改性后冲击强度略有下降，若将含量控制在40%以内，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）仍有相当高的冲击强度。

加工

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）树脂的分子链较长，易受剪切力作用发生断裂，或受热发生降解。因此，较低的加工温度，较短的加工时间和降低对它的剪切是非常必要的。

为了解决超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的加工问题，除对普通成型机械进行特殊设计外，还可对树脂配方进行改进：与其它树脂共混或加入流动改性剂，使之能在普通挤出机和注塑机上成型加工，这就是2.2.2中介绍的润滑挤出(注射)。

共混

共混法改善超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的熔体流动性是最有效、最简便和最实用的途径。这方面的技术多见于专利文献。共混所用的第二组份主要是指低熔点、低粘度树脂，有LDPE、HDPE、PP、聚酯等，其中使用较多的是中分子量PE(分子量40万～60万)和低分子量PE(分子量<40万)。当共混体系被加热到熔点以上时，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）树脂就会悬浮在第二组份树脂的液相中，形成可挤出、可注射的悬浮体物料。

(1)与低、中分子量PE共混

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）与分子量低的LDPE(分子量1，000～20，000，以5，000～12，000为最佳)共混可使其成型加工性获得显著改善，但同时会使拉伸强度、挠曲弹性等力学性能有所下降。HDPE也能显著改善超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的加工流动性，但也会引起冲击强度、耐摩擦等性能的下降。为使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）共混体系的力学性能维持在一较高水平，一个有效的补偿办法是加入PE成核剂，如苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐等，可以借PE结晶度的提高，球晶尺寸的微细均化而起到强化作用，从而有效阻止机械性能的下降。有专利指出，在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）/HDPE共混体系中加入很少量的细小的成核剂硅灰石(其粒径尺寸范围5nm～50nm，表面积100m2/g～400m2/g)，可很好地补偿机械性能的降低。

(2)共混形态

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的化学结构虽然与其它品种的PE相近，但在一般的熔混设备和条件下，它们的共混物都难以形成均匀的形态，这可能与组份之间粘度相差悬殊有关。采用普通单螺杆混炼得到的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）/LDPE共混物，两组份各自结晶，不能形成共晶，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）基本上以填料形式分散于LDPE基体中。熔体长时间处理和使用双辊炼塑机混炼，两组份之间作用有所加强，性能亦有进一步的改善，不过仍不能形成共晶的形态。

Vadhar发现，当采用两步共混法，即先在高温下将超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）熔融，再降到较低温度下加入LLDPE进行共混，可获得形成共晶的共混物。Vadher 用溶液共混法也得到了能形成共晶的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）/LLDPE共混物。

(3)共混物的力学强度

对于未加成核剂的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）/PE体系，其在冷却过程中会形成较大的球晶，球晶之间存在着明显的界面，而在这些界面上存在着由分子链排布不同引起的内应力，由此会导致裂纹的产生，所以与基体聚合物相比，共混物的拉伸强度常常有所下降。当受到外力冲击时裂纹会很快地沿球晶界面发展而导致最后的破碎，因此又引起冲击强度的下降。

流动

流动改进剂促进了长链分子的解缠，并在大分子之间起润滑作用，改变了大分子链间的能量传递，从而使得链段位移变得容易，改善了聚合物的流动性。

用于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的流动改进剂主要是指脂肪族碳氢化合物及其衍生物。其中脂肪族碳氢化合物有：碳原子数在22以上的n-链烷烃及以其作主成分的低级烷烃混合物；石油分裂精制得到的石蜡等。其衍生物是指末端含有脂肪族烃基、内部含有1个或1个以上(最好为1个或2个)羧基、羟基、酯基、羰基、氮基甲酰基、巯基等官能团；碳原子数大于8(最好为12～50)并且分子量为130～2000(以200～800

为最佳)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。举例来说，脂肪酸有：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬酯酸、油酸等。

我国制备了一种有效的流动剂(MS2)，添加少量(0.6%～0.8%)就能显著改善超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的流动性，使其熔点下降达10℃之多，能在普通注塑机上注塑成型，而且拉伸强度仅有少许降低。

另外，用苯乙烯及其衍生物改性超高分子量聚乙烯（UHMW-PE），除可改善加工性能使制品易于挤出外，还可保持超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）优良的耐摩擦性和耐化学腐蚀性；1，1-二苯基乙炔、苯乙烯衍生物、四氢化萘皆可使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）获得优良的加工性能，同时使材料具有较高的冲击强度和耐磨损性。

5交联

交联是为了改善形态稳定性、耐蠕变性及环境应力开裂性。通过交联，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的结晶度下降，被掩盖的韧性复又表现出来。交联可分为化学交联和辐射交联。化学交联是在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）中加入适当的交联剂后，在熔融过程中发生交联。辐射交联是采用电子射线或γ射线直接对超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）制品进行照射使分子发生交联。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的化学交联又分为过氧化物交联和偶联剂交联。

过氧化物

过氧化物交联工艺分为混炼、成型和交联三步。混炼时将超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）与过氧化物熔融共混，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）在过氧化物作用下产生自由基，自由基偶合而产生交联。这一步要保证温度不要太高，以免树脂完全交联。经过混炼后得到交联度很低的可继续交联型超高分子量聚乙烯（UHMW-PE），在比混炼更高的温度下成型为制件，再进行交联处理。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）经过氧化物交联后在结构上与热塑性塑料、热固性塑料和硫化橡胶都不同，它有体型结构却不是完全交联，因此在性能上兼有三者的特点，即同时具有热可塑性和优良的硬度、韧性以及耐应力开裂等性能。

国外曾报道用2，5-二甲基-2，5双过氧化叔丁基己炔-3作交联剂，但国内很难找到。清华大学用廉价易得的过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂进行了研究，结果发现：DCP用量小于1%时，可使冲击强度比纯超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）提高15%～20%，特别是DCP用量为0.25%时，冲击强度可提高48%。随DCP用量的增加，热变形温度提高，可用于水暖系统的耐热管道。

偶联剂

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）主要使用两种硅烷偶联剂：乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷，常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶联剂一般要靠过氧化物引发，常用的是DCP，催化剂一般采用有机锡衍生物。

硅烷交联超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的成型过程首先是使过氧化物受热分解为化学活性很高的游离基，这些游离基夺取聚合物分子中的氢原子使聚合物主链变为活性游离基，然后与硅烷产生接枝反应，接枝后的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）在水及硅醇缩合催化剂的作用下发生水解缩合，形成交联键即得硅烷交联超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）。

辐射

在一定剂量电子射线或γ射线作用下，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）分子结构中的一部分主链或侧链可能被射线切断，产生一定数量的游离基，这些游离基彼此结合形成交联链，使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的线型分子结构转变为网状大分子结构。经一定剂量辐照后，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的蠕变性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。

用γ射线对人造超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）关节进行辐射，在消毒的同时使其发生交联，可增强人造关节的硬度和亲水性，并且使耐蠕变性得以提高，从而延长其使用寿命。

有研究表明，将辐照与PTFE接枝相结合，也可改善超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的磨损和蠕变行为。这种材料具有组织容忍性，适于体内移植。

6其他

高分子

液晶高分子原位复合材料是指热致液晶高分子(TLCP)与热塑性树脂的共混物，这种共混物在熔融加工过程中，由于TLCP分子结构的刚直性，在力场作用下可自发地沿流动方向取向，产生明显的剪切变稀行为，并在基体树脂中原位就地形成具有取向结构的增强相，即就地成纤，从而起到增强热塑性树脂和改善加工流动性的作用。清华大学赵安赤等采用原位复合技术，对超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）加工性能的改进取得了明显的效果。

用TLCP对超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）进行改性，不仅提高了加工时的流动性，采用通常的热塑加工工艺及通用设备就能方便地进行加工，而且可保持较高的拉伸强度和冲击强度，耐磨性也有较大提高。

聚合填充

高分子合成中的聚合填充工艺是一种新型的聚合方法，它是把填料进行处理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合过程中让乙烯、丙烯等烯烃类单体在填料粒子表面聚合，形成紧密包裹粒子的树脂，最后得到具有独特性能的复合材料。它除具有掺混型复合材料性能外，还有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯树脂，可保持填料的形状，制备粉状或纤维状的复合材料；其次，该复合材料不受填料/树脂组成比的限制，一般可任意设定填料的含量；另外，所得复合材料是均匀的组合物，不受填料比重、形状的限制。

与热熔融共混材料相比，由聚合填充工艺制备的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）复合材料中，填料粒子分散良好，且粒子与聚合物基体的界面结合也较好。这就使得复合材料的拉伸强度、冲击强度与超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）相差不大，却远远好于共混型材料，尤其是在高填充情况下，对比更加明显，复合材料的硬度、弯曲强度，尤其是弯曲模量比纯超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）提高许多，尤其适用作轴承、轴座等受力零部件。而且复合材料的热力学性能也有较好的改善：维卡软化点提高近30℃，热变形温度提高近20℃，线膨胀系数下降20%以上。因此，此材料可用于温度较高的场合，并适于制造轴承、轴套、齿轮等精密度要求高的机械零件。

采用聚合填充技术还可通过向聚合体系中通入氢或其它链转移剂，控制超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）分子量大小，使得树脂易加工。

美国专利用具有酸中性表面的填料：水化氧化铝、二氧化硅、水不溶性硅酸盐、碳酸钙、碱式碳酸铝钠、羟基硅灰石和磷酸钙制成了高模量的均相聚合填充超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）复合材料。另有专利指出，在60℃，1.3MPa且有催化剂存在的条件下，使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）在庚烷中干燥的氧化铝表面聚合，可得到高模量的均相复合材料。齐鲁石化公司研究院分别用硅藻土、高岭土作为填料合成了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）复合材料。

超高分子

在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）基体中加入超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维，由于基体和纤维具有相同的化学特征，因此化学相容性好，两组份的界面结合力强，从而可获得机械性能优良的复合材料。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维的加入可使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的拉伸强度和模量、冲击强度、耐蠕变性大大提高。与纯超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）相比，在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）

中加入体积含量为60%的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维，可使最大应力和模量分别提高160%和60%。这种自增强的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）材料尤其适用于生物医学上承重的场合，而用于人造关节的整体替换是才倍受关注的，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）自增强材料的低体积磨损率可提高人造关节的使用寿命。

合金化

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）除可与塑料形成合金来改善其加工性能外，还可获得其它性能。其中，以PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）合金最为突出。

通常聚合物的增韧是在树脂中引入柔性链段形成复合物(如橡塑共混物)，其增韧机理为“多重银纹化机理”。而在PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）体系，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）对PP有明显的增韧作用，这是“多重裂纹”理论所无法解释的。国内最早于1993年报道采用超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）增韧PP取得成功，当超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的含量为15%时，共混物的缺口冲击强度比纯PP提高2倍以上。又有报道，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）与含乙烯链段的共聚型PP 共混，在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的含量为25%时，其冲击强度比PP提高一倍多。以上现象的解释是“网络增韧机理”。

PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）共混体系的亚微观相态为双连续相，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）分子与长链的PP分子共同构成一种共混网络，其余PP构成一个PP网络，二者交织成为一种“线性互穿网络”。其中共混网络在材料中起到骨架作用，为材料提供机械强度，受到外力冲击时，它会发生较大形变以吸收外界能量，起到增韧的作用；形成的网络越完整，密度越大，则增韧效果越好。

为了保证“线性互穿网络”结构的形成，必须使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）以准分子水平分散在PP基体中，这就对共混方式提出了较高的要求。北京化工大学有研究发现：四螺杆挤出机能将超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）均匀地分散在PP基体中，而双螺杆挤出机的共混效果却不佳。

EPDM能对PP/超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）合金起到增容的作用。由于EPDM 具备的两种主要链节分别与PP和超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）相同，因而与两种材料都有比较好的亲合力，共混时容易分散在两相界面上。EPDM对复合共晶起到插入、分割和细化的作用，这对提高材料的韧性是有益的，能大幅度地提高缺口冲击强度。

另外，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）也可与橡胶形成合金，获得比纯橡胶优良的机械性能，如耐摩擦性、拉伸强度和断裂伸长率等。其中，橡胶是在混合过程中于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的软化点以上进行硫化的。

复合化

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）可与各种橡胶(或橡塑合金)硫化复合制成改性

PE片材，这些片材可进一步与金属板材制成复合材料。除此之外，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）还可复合在塑料表面以提高耐冲击性能。

7应用情况

由于超高分子量聚乙烯有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。

1.超高分子量聚乙烯可打造装煤、石灰、水泥、矿粉、盐、谷物等等粉状文件的拖斗、料仓、滑槽的衬里，因为它存在优良的自润滑性、不粘性，可使上述粉状文件对于储运设施不发生粘附景象，保障稳固保荐。

2.超高分子量聚乙烯用来流砂等的液体保荐管道，与其他管道相比突出性能表现在：与竹管相比寿数提高18倍，利息降至1/25，与锦纶管相比寿数提高3倍，利息降至1/8。在保荐时，管内屏障比非金属管小25%，大大提高了保荐频率。

3.在滑槽、铲斗和矿石舱室的内衬等范围，用传统非金属文件时，遇到寒冷潮湿天气，物品就会解冻在非金属上，而采纳高分子聚乙烯板材则决不会，从而大大缩小了卸货成本。在散装车船的自卸漏子上内衬一层高分子聚乙烯板材后，匀称卸货工夫由本来的16～20h缩小到8h。

4.在国防军需装备方面，由于其耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料，如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣、防刺衣、盾牌、降落伞等.

5.在航天工程中，由于其轻质高强和抗冲击性能好，适用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构和浮标飞机等。同时也可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。

6.在民用领域，制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，在自重下的断裂长度是钢绳的8倍，是芳纶的2倍。该绳索用于超级油轮、海洋操作平台、灯塔等的固定锚绳，解决了以往使用钢缆遇到的锈蚀和尼龙、聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解、紫外降解等引起缆绳强度降低和断裂，需经常进行更换的问题。

7.在工业应用中，可用作耐压容器、传送带、过滤材料、汽车缓冲板等;建筑方面可以用作墙体、隔板结构等，用它作增强水泥复合材料可以改善水泥的韧度，提高其抗冲击性能。由于其具有优良的耐磨性、耐冲击性，它在机械制造行业中得到广泛应用，可制作各种齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴承、轴瓦、轴套、削轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉等机械零部件。

8.在体育用品上已经制成安全帽、滑雪板、帆轮板、钓竿、球拍及自行车、滑翔板、超轻量飞机零部件等，其性能优于传统材料。

9.在医学方面，用于牙托材料、医用移植物和整形缝合等领域，它的生物相容性和耐久性都较好，并具有高的稳定性，不会引起过敏，已作临床应用。还用于医用手套和其他医疗措施等方面。

超高分子量聚乙烯生产工艺的评述

学号： 广东石油化工学院 课程论文 超高分子量聚乙烯生产工艺的评述 学院：化工与环境工程专业：高分子材料与工程班级：高分子10-2 学生：教师： 完成时间：2013 年 6 月16 日

超高分子量聚乙烯生产工艺的评述 高分子10-2 杜龙飞学号：10014010216 摘要：超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。它的平均分子量约35万～800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自 润滑性、耐化学腐蚀等性能，卫生安全、抗冲击性能在所有塑料中为最高值，并可长期在-169至+80℃ 条件下工作，被称为"令人惊异"的工程塑料，而且，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）耐低温性能优异， 在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。 关键词：超高分子量聚乙烯性能结构用途反应机理 1 引言 超高分子量聚乙烯是一种性能优良的工程塑料, 广泛应用于化学工业、食品和饮料加工机械、铸件、木材加工工业、散装材料处理、医疗上的人工移植器官、采矿加工机械、纺织机械及交通运输车辆、体育娱乐设备等领域。它的分子结构与普通聚乙烯的基本相同, 但分子量却高达100万以上, 因而具有不同于普通聚乙烯的一些特殊性能, 其中最显著的应用特性就是能代替钢材, 用来制作管材、化工阀门、泵和密封填料、纺织机械的齿轮和皮结、输送机的蜗轮杆、轴承、轴瓦、煤块滑道、各种料斗和筒仓的衬里材料以及食品加工机械的料斗和辊筒、体育用品和溜冰场等, 超高分子量聚乙烯的耐磨性比钢材好, 价格却比钢材低川, 因而受到人们的关注和欢迎。 超高分子量聚乙烯是乙烯等烯烃单体通过淤浆聚合工艺而成，其粘均分子量大于120万，产品外观为白色粉末。 2 超高分子量聚乙烯的生产方法和工艺 目前世界各公司均在采用的低压聚合工艺,超高分子量聚乙烯是由乙烯聚合而成, 其合成反应式如下： 超高分子量聚乙烯的生产过程与普通高密度聚乙烯的生产过程相类似, 都是采用齐格勒催化剂在一定条件下使乙烯聚合的。也就是说, 只要采用齐格勒催化剂并在适当的工艺条件下即可制得超高分子量聚乙烯。 现在，世界上生产超高分子量聚乙烯的各公司均采用齐格勒系催化剂的低压聚合工艺生产超高分子量聚乙烯。该工艺与高密度聚乙烯的低压淤浆法工艺十分相近, 负载型齐格勒系高效催化剂也比过去更能使催化效率大为提高, 并使聚合工艺得以简化, 从

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)-化学化工论坛

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种综合性能优异的新型热塑性工程塑料，它的分子结构与普通聚乙烯(PE)完全相同，但相对分子质量可达(1-4)×106。随着相对分子质量的大幅度升高，UHMWPE表现出普通PE所不具备的优异性能，如耐磨性、耐冲击性、低摩擦系数、耐化学性和消音性等。 由于UHMWPE分子链很长，易发生链缠结，熔融时熔体黏度高达108Pa?s，熔体流动性差且临界剪切速率很低，因此容易导致熔体破裂，使其成型加工困难。为改善UHMWPE 的加工成型性能，需要对其流动性进行改性，而物理改性是主要的手段。 1UHMWPE的物理改性 物理改性不改变分子构型，但可以赋予材料新的性能。目前常用的物理改性方法主要有1)将UHMWPE与低熔点、低黏度的树脂共混改性；(2)加入流动改性剂，以降低UHMWPE 的熔体黏度，改善其加工性能，使之能在普通挤出机和注射机上加工；(3)液晶高分子原位复合材料改性等。 1.1共混改性 共混改性是改善UHMWPE熔体流动性最有效、简便的途径。共混时所用的第二组分主要是指低熔点、低黏度的树脂，如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酯等。目前使用较多的是HDPE和LDPE。当共混体系被加热到熔点以上时，UHMWPE就会悬浮在第二组分的液相中，形成可挤出、可注射的悬浮体物料。 将UHMWPE与LDPE(或HDPE)共混可使其成型加工性能获得显著改善。但共混体系在冷却过程中会形成较大的球晶，球晶之间有明显的界面。在这些界面上存在着由分子链排布不同引起的内应力，由此会导致产生裂纹，所以与基体聚合物相比，共混物的拉伸强度有所下降。当受外力冲击时，裂纹会很快沿球晶界面发展而断裂，引起冲击强度降低。为保持共混体系的力学性能，可以采用加入适量成核剂，如硅灰石、苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐的方法阻止其力学性能下降。 Dumoulin等对UHMWPE与中相对分子质量聚乙烯(MMWPE)的共混物进行了研究。在双辊混炼温度175℃，混炼时间10min；密炼温度185-200℃，密炼时间10min的条件下，制备了UHMWPE含量小于或等于6%(质量分数，以下同)的共混物。在上述条件下制备的共混物的流变性能得到极大改善。 Veda等对UHMWPE与MMWPE的共混物进行了研究。结果表明，UHMWPE与MMWPE 在给定条件下能共结晶。但加入MMWPE后，共混物的冲击性能、耐磨性能有所下降。为保持力学性能，在共混体系中加入成核剂。 专利介绍了一种UHMWPE共混改性方法。将70%的UHMWPE与30%的PE共混，用共混物挤出的制品拉伸强度为390MPa，断裂伸长率为290%，用带缺口试样进行Izod冲击试验时，试样不断裂。 专利报道，将79.18%的UHMWPE(相对分子质量3.5×106)，19.19%的普通PE(相对分子质量6.0×105)，0.13%的成核剂(热解硅石，粒径5-50μm，表面积100-400m2/g)熔融混合，所得共混物可在普通注射机上成型，产品的抗冲击性、耐磨性等物理机械性能优于不加成核剂的共混物。 Vadhar等对UHMWPE与线型低密度聚乙烯(LLDPE)共混物进行了研究。采用同步和顺序投料方式，在密炼机、混料机中制备UHMWPE与LLDPE共混物。同步投料即在密炼温度180℃时，将两种组分同时加入密炼机内混炼；顺序投料即在250℃时先将UHMWPE树脂加入混料机中混炼，然后将其冷却到180℃，再加入LLDPE继续混炼。 实验结果表明，投料方式对共混物的流变性能和力学性能影响极大。差示扫描量热及小角激光散射图像分析仪分析表明，顺序投料方式制备的共混物中，UHMWPE和LLDPE组分之间发生共结晶现象而且两种组分的混合均匀程度优于同步投料方式制备的共混物。由于

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及加工技术

《燕山石化公司2012年度情报论文第号》 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用及加工 技术 伟超

树脂应用研究所2012.12.27

目录 1.UHMWPE的性能及应用 (1) 1.1 UHMWPE的性能 (1) 1.2 UHMWPE的应用 (2) 1.2.1 以耐磨性和耐冲击性为主的应用 (2) 1.2.2 以自润滑性和不粘性为主的应用 (3) 1.2.3 以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用 (4) 1.2.4 以卫生无毒性为主的应用 (4) 2.UHMWPE的加工特点及加工技术 (4) 2.1 UHMWPE的加工特点 (4) 2.2 UHMWPE的加工技术 (5) 2.2.1 模压成型 (5) 2.2.2 挤出成型 (5) 2.2.3 注塑成型 (7) 2.2.4 UHMWPE纤维的纺丝工艺 (8) 2.3 几种新型挤出方法 (10)

2.3.1 UHMWPE的近熔点挤出技术 (10) 2.3.2 超高分子量聚乙烯加工中的亚稳性现象 (11) 2.3.3 气体辅助挤出成型技术 (11) 2.3.4 超支化聚(酯－酰胺)对UHMWPE的加工流动改性 (12) 2.3.5 数值模拟UHMWPE的柱塞挤出 (12) 3.结论 (13) 参考文献 (14)

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用及加工技术摘要：超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料，广泛应用在纺织、造纸、包装、运输、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品、医疗、体育、船舶、汽车等领域。由于其相对分子质量大，UHMWPE具有流动性差，临界剪切速率低，分子链易发生断裂等特点，加工困难。本文对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及模压成型、挤出成型、注塑成型、纺丝等加工技术进行了介绍，并特别介绍了近熔点挤出、气体辅助挤出、超支化合物改性等几种较为新颖的UHMWPE加工技术。 关键词：UHMWPE，加工，进展，应用 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料。最早由美国Allied Chemical公司于1957年实现工业化，此后德国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也相继投入工业化生产。我国高桥化工厂于1964年最早研制成功并投入工业化生产，20世纪70年代后期又有塑料厂和助剂二厂投入生产。目前，各国树脂的生产都是采用齐格勒型高效催化剂低压法合成的。 1.UHMWPE的性能及应用 1.1 UHMWPE的性能[1] 1.磨耗性能 UHMWPE的耐磨耗性能居塑料之首，比尼龙66和聚四氟乙烯高4倍，比碳钢高5倍。 2.冲击性能 UHMWPE的冲击强度是市售工程塑料中最高的，为聚碳酸脂（PC）的2倍，ABS的5倍，且能在液氮温度（－℃）下保持高韧性。 3.润滑性能

超高分子量聚乙烯市场分析实施报告.docx

. 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）市场分析报告 1国外生产状况 国际市场上，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）生产企业主要有德国的T icona 公司、巴西的 Polialden 公司、荷兰的 DSM公司和日本三井化学公司等。其中，Ticona 公司生产能力为 11 万吨 / 年（含在中国独资企业产能），Polialden 为 4.5 万吨 / 年，DSM为 1 万吨 / 年，全球总生产能力超过 20 万吨 / 年。Ticona 公司是全球最大的 UHMWPE生产厂，约占全球 50%市场份额，可以生产适用于板材、异型 材、蓄电池隔板、纤维、过滤器材等各种规格、牌号的产品，种类齐全，并覆盖 全球市场。 DSM公司的特长是能生产特殊牌号的UHMWPE树脂，如：超细料及纤维料等，并且以自用为主，产品基本不外销。巴西 Polialden公司主要是接管了原美国MONTELL的经营业务，发展速度很快，能为用户稳定提供分子量在300万— 600 万的原料，主要用于生产板材和异型材，占据北美市场。 国外超高分子量聚乙烯的主要生产商见表1。 表 1 国外超高分子量聚乙烯的主要生产商及产品牌号 生产厂商（国家）树脂牌号（商标） Ticona （德国）Hostalen GUR Polialden ( 巴西 )UTEC DSM（荷兰）Stamylan UH 三井化学公司（日本）HI-ZEX MILLION 旭化成工业公司（日本）SUNFINE_U 昭和油化（日本）SHOREKSPA-5SSIH 三菱工程塑料公司（日本）Novatec Allied （美国）A-C1200-1232 Usi （美国）LS501 Phillips （美国）Marlex 6002 5003

超高分子量聚乙烯的特性

超高分子量聚乙烯的特性 1、极高的耐磨特性超高管的分子量高达200万以上，磨耗指数最小， 使它具有极高的抗滑动摩擦能力。耐磨性高于一般的合金钢6.6倍，不锈钢的27.3倍。是酚醛树脂的17.9倍，尼龙六的6倍，聚乙烯的4倍，大幅度提高了管道的使用寿命。 2、极高的耐冲击性在现有的工程塑料中超高分子量管道的冲击韧性 值最高，许多材料在严重或反复爆炸的冲击中会裂纹、破损、破碎或表面应力疲劳。本产品按GB1843标准，进行悬臂梁冲击实验达到无破损，可承受外力强冲击、内部超载、压力波动。 3、耐腐蚀性UHMW-PE是一种饱和分子团结构，故其化学稳定性极高，本 产品可以耐烈性化学物质的侵蚀，除对某些强酸在高温下有轻微腐蚀外，在其它的碱液、酸液中不受腐蚀。可以在浓度小于80%的浓盐酸中应用，在浓度小于75%的硫酸、浓度小于20%的硝酸中性能相当稳定。 4、良好的自润滑性由于超高分子量聚乙烯管内含蜡状物质，且自身 润滑很好。摩擦系数（196N，2小时）仅为0.219MN/m（GB3960）。自身滑动性能优于用油润滑的钢或黄铜。特别是在环境恶劣、粉尘、泥沙多的地方，本品的自身干润滑性能更充分的显示出来。不但能运动自如，且保护相关工件不磨损或拉伤。 5、独特的耐低温性超高分子量聚乙烯管道耐低温性能优异，其耐冲 击性、耐磨性在零下269摄氏度时基本不变。是目前唯一可在接近绝对零度的温度下工作的一种工程塑料。同时，超高分子量聚乙烯管道的适温性宽，可长期在-269℃到80℃的温度下工作。 6、不易结垢性超高分子量聚乙烯管由于摩擦系数小和无极性，因此具 有很好的表面非附着性,管道光洁度高。现有的材料一般在PH值为9以上的介质中均结垢，超高分子量聚乙烯管则不结垢，这一特性对火电站用于排粉煤灰系统有重大意义。在原油、泥浆等输送管道方面也非常适用。 7、寿命长超高分子量聚乙烯分子链中不饱和基因少，抗疲劳强度大于50 万次，耐环境应力开裂性最优，抗环境应力开裂>4000h ，是PE100的2倍以上 ,埋地使用50年左右，仍可保持70%以上的机械性能。 8、安装简便超高分子量聚乙烯（UHMW----PE）管道单位管长比重仅为 钢管重量的八分之一，使装卸、运输、安装更为方便，且能减轻工人的劳动强度，UHMW-PE管道抗老化性极强，50年不易老化。不论地上架设，还是地下埋设均可。安装时无论是焊接或者是法兰连接均可，安全可靠、快捷方便、无需防腐、省工省力，充分体现出使用超高分子量聚乙烯管道“节能、环保、经济、高效”的优越性。

超高分子量聚乙烯市场分析报告修订稿

超高分子量聚乙烯市场 分析报告 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]

超高分子量聚乙烯（U H M W P E）市场分析报告 1国外生产状况 国际市场上，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）生产企业主要有德国的Ticona公司、巴西的Polialden公司、荷兰的DSM公司和日本三井化学公司等。其中，Ticona公司生产能力为11万吨/年（含在中国独资企业产能），Polialden为4.5万吨/年，DSM为1万吨/年，全球总生产能力超过20万吨/年。Ticona公司是全球最大的UHMWPE生产厂，约占全球50%市场份额，可以生产适用于板材、异型材、蓄电池隔板、纤维、过滤器材等各种规格、牌号的产品，种类齐全，并覆盖全球市场。DSM公司的特长是能生产特殊牌号的UHMWPE树脂，如：超细料及纤维料等，并且以自用为主，产品基本不外销。巴西Polialden公司主要是接管了原美国MONTELL的经营业务，发展速度很快，能为用户稳定提供分子量在300万—600万的原料，主要用于生产板材和异型材，占据北美市场。 国外超高分子量聚乙烯的主要生产商见表1。 表1国外超高分子量聚乙烯的主要生产商及产品牌号 1.1德国Ticona公司 Ticona公司是德国化学品集团塞拉尼斯(CELANESE)的工程聚合物业务子公司，生产能力为11万吨/年，可以生产适用于板材、异型材、蓄电池隔板、纤维、过滤器材等各种规格、牌号的产品，注册商标为Hostalen。其主要产品牌号见表2。

表2Ticona公司主要产品牌号 1.2巴西Polialden公司 Polialden公司是巴西Braskem公司的下属子公司，于2002年购买了Basell公司的UHMWPE 技术，在切换式HDPE装置上生产这种聚合物。2004年，巴西Braskem公司扩大位于巴西Bahia 州Camacari的UHMWPE装置能力，产能从3万吨/年扩增至4.5万吨/年，新增产能于2005年初投用。Braskem公司的主要产品牌号见表3。 表3Braskem公司的主要产品牌号

超高分子量聚乙烯纤维的发展

超高分子量聚乙烯纤维的发展 在总结阐述超高分子量聚乙烯纤维概念、用途的基础上，分析其在国内外不同国家的发展与应用现状，并重点阐释其在我国的产生、发展历程及取得的巨大成果;对世人了解我国超高分子量聚乙烯纤维发展状况，具有重要的释疑意义。 1超高分子量聚乙烯纤维概述 超高分子量聚乙烯纤维是继碳纤维和芳纶纤维之后的世界第三代高强、高模、高科技的特种纤维。超高分子量聚乙烯纤维在水中的自由断裂长度可以延伸至无限长，而在相同粗细的情况下，超高分子量聚乙烯纤维能承受8倍于钢丝绳的最大质量，在军事、工业、航空、航天等领域均有重要应用。超高分子量聚乙烯纤维最重要的功能就是能够起到防弹、防刺的作用，用其制作的防弹衣质量、强度与传统的防弹衣相比都要轻得多，强度也高很多。超高分子量聚乙烯纤维若按质量计算其强度，要比芳纶高出40%，可以称之为当今世界上强度最高的聚乙烯纤维。在世界三大特种纤维中，超高分子量聚乙烯纤维质量最轻，化学稳定性也最好，而且具有耐磨、耐弯曲性能、张力疲劳性能以及抗切割性能。但超高分子量聚乙烯纤维在世界上也属于稀缺物资，其生产技术难度是很大的，目前，在国际上只有美国、荷兰、日本的三家化工公司能够进行工业化生产，而国内年产量则较少，多存在装置规模小等问题。据预测，在未来10年，世界对超高分子量聚乙烯纤维的年需求量将达到20万吨以上，市场发展潜力巨大。在我国，其已被列为国家"十一五"期间重点研发产品。 2国外超高分子量聚乙烯纤维生产与发展现状 1)超高分子量聚乙烯纤维在荷兰的发展 荷兰帝斯曼公司是世界上生产迪尼玛品牌高性能聚乙烯纤维的最大厂商。该公司于2006年在美国北卡罗来纳州建成并投产了高强聚乙烯纤维迪尼玛的生产线，这是该公司的第三次扩产扩能，这就使该公司生产超高分子量聚乙烯纤维的生产线数量达到了9条。自此，其在全球的迪尼玛纤维生产能力提高了约18%，达到了4700吨/年。而主要应用于单向防弹板制作的此类纤维生产能力则提高25%，达到了2500吨/年。目前，北卡罗来纳州的格里维尔装置可以向全球用户生产供应这种纤维，但必须首先满足美国军事工业的需要。世界对该种纤维的需求正在快速的增长。 2)超高分子量聚乙烯纤维在美国、日本等国家的发展

超高分子量聚乙烯生产技术及新产品开发建议

超高分子量聚乙烯生产技术及新产品开发建议 目录 1前言 (1) 2 UHMWPE分子量及其分布测试方法 (2) 2.1分子量测试方法 (2) 2.2分子量分布测试方法 (4) 2.2.1 GPC法 (4) 2.2.2高温GPC法 (4) 2.2.3弛豫时间谱法 (4) 3国内外UHMWPE开发现状 (5) 3.1国外UHMWPE树脂的生产状况 (5) 3.1.1美国Ticona公司 (6) 3.1.2巴西Braskem公司 (11) 3.1.3荷兰DSM公司 (11) 3.1.4日本三井化学公司 (12) 3.1.5日本三菱化学公司 (14) 3.1.6瑞士Quadrant公司 (15) 3.2国外UHMWPE制品生产厂家 (18) 3.2.1 UHMWPE板材、异型材、管材主要厂家 (18) 3.2.2 UHMWPE薄膜主要生产厂家 (19) 3.2.3 UHMWPE纤维主要厂家 (21) 3.2.4 UHMWPE蓄电池隔板主要厂家 (22) 3.3国内UHMWPE树脂的生产状况 (22) 3.4国内UHMWPE制品生产厂家 (25) 3.4.1 UHMWPE板材、棒材、异型材主要生产厂家 (27) 3.4.2 UHMWPE管材主要生产厂家 (28) 3.4.3 UHMWPE纤维主要生产厂家 (29) 3.4.4 UHMWPE蓄电池隔板主要生产厂家 (31) 3.4.5国内 UHMWPE薄膜主要生产厂家 (32) 4 UHMWPE催化剂进展 (32) 4.1 Ziegler-Natta催化剂及其制备方法 (33) 4.2国外UHMWPE催化剂研究进展 (34) 4.2.1美国Ticona公司 (35) 4.2.2巴西Braskem公司 (36) 4.2.3日本三井化学公司 (37) 4.2.4日本三菱化学公司 (44) 4.2.5日本石油公司 (45) 4.2.6日本旭化成公司 (47) 4.2.7三星综合化学株式会社 (47) 4.3国内UHMWPE催化剂研究进展 (47) 5新产品开发建议 (50) 参考文献 (51)

超高分子量聚乙烯的合成及应用成型研究

超高分子量聚乙烯的合成及应用成型研究 超高分子量聚乙烯（UHMWPE），是乙烯的线性均聚物，与高密度聚乙烯（HDPE）的结构类似，但平均链长为标准等级HDPE的10~100倍，其分子量一般都在300万以上。它最早由Karl Ziegler合成，具有优良的抗张强度、耐冲击、耐滑移、耐磨、耐化学腐蚀以及自润滑等性能，通过了美国FDA和USDA的认证，广泛应用于化工、机械、食品、医疗、军工、纺织、采矿等行业。 1 聚合工艺 乙烯的聚合主要受聚合温度、压力、催化剂组成及用量、外给电子体和氢气的影响，有高压聚合、气相聚合、淤浆聚合与溶液聚合这几种工艺，然而能用于UHMWPE聚合的却只有淤浆聚合与气相聚合。 1.1 淤浆工艺 淤浆工艺主要包括搅拌釜工艺与环管工艺。搅拌釜工艺包括Hostalen工艺和CX工艺，目前大约2/3的UHMWPE聚合采用Hostalen的连续搅拌釜工艺。此工艺最早是由德国Hoechst公司（现Basell公司）为高密度聚乙烯（HDPE）所开发，典型的工艺流程见图1，它使用双釜反应器，可通过串联或并联生产出单峰或者双峰的HDPE产品。而UHMWPE和HDPE淤浆工艺最主要的差别还是在工艺条件的优化、助催化剂/三价钛的配比上。此外，由于UHMWPE产物为粉末状，UHMWPE不需要造粒工序。Sudhakar P通过优化工艺条件而用传统Ziegler-Natta合成了分子量在400万~600万之间的UHMWPE。 上海化工研究院在1996年开发出以氯化镁、四氯化钛、钛酸酯类或苯甲酸酯为催化体系的单釜聚合工艺，经聚合、过滤、汽提、干燥后分子量达500万，产品性能与Hostalen工艺产品相似，填补了国内空白。 1.一号反应器； 2.二号反应器； 3.后反应器； 4.离心分离器； 5.流化床干燥器； 6.粉末处理器； 7.膜回收系统； 8.溶剂精制与单体回收系统； 9.挤压造粒 图1 典型Hostalen工艺流程 环管工艺主要有Phillips公司的Phillips单环管工艺和Ineos公司的InnoveneS双环管工艺。Phililips公司利用改性后的二氧化硅或氧化铝固定的Ti、Zr、Hf来生产UHMWPE，聚合中不需加入氢气，投资少，但对催化剂的要求较高。 在UHMWPE淤浆聚合过程中，控制反应热是聚合成败的关键。通过调节乙烯在溶剂中的浓度和催化剂的加入量可以达到控制反应热的效果，如果反应中的热量不能及时移出，将会造成催化剂失活。另外，控制反应器中铝的加入量，对增加分子量也具有显著的效果。 1.2 气相工艺

超高分子量聚乙烯特性

超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE),是分子量100万 以上的聚乙烯。 分子式:—(—CH2-CH2—)—n—,密度:0.936~0.964g/cm3。热变形温度 (0.46MPa)85℃,熔点130~136℃。 UHMWPE性质特点为:极好的耐磨性,良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性,耐热性优于一般PE,缺点是耐热性(热变形温度)低、加工成型性差,外表面硬度,刚性,耐蠕变性不如一般工程塑料,膨胀系数偏大。UHMWPE流动性差,熔融状态下粘度极高,是呈橡胶状的高粘弹性体,早期仅能用压制和烧结方法成型,目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。 特殊功能 机械性能高于一般的高密度聚乙烯。具有突出的抗冲击性、耐应力开裂性、耐高温蠕变性、低摩擦系数、自润滑性,卓越的耐化学腐蚀性、抗疲劳性、噪音阻尼性、耐核辐射性等。 使用温度100~110℃。耐寒性好,可在-269℃下使用。密度0.985g/cm3,分子量200万的产品,其断裂拉伸强度40MPa,断裂伸长率350%,弯曲弹性模量600MPa,悬臂梁缺口冲击冲不断。磨耗量(MPC法)20mm。 应用领域 UHMWPE可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料用于纺织、造纸、食品机械、运输、医疗、煤矿、化工等部门。如纺织工业上技梭器、打梭棒、齿轮、联结、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后果等耐冲击磨损零件。造纸工业上做箱盖板、刮水板、压密部件、接头、传动机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等;运输工业上做粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。

超高分子量聚乙烯耐磨材料的综述报告

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)耐磨材料的综述报告 超高分子量聚乙烯，英文名称Ultra-High Molecular Weight Polyethylene （简称UHMWPE ），是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，它的分子结构和普通聚乙烯完全相同，在分子主链上带有（－CH 2－CH 2－）的链节，并具有106以上极大的分子量。因其相对于其它工程材料而言，具有优异的耐磨性、自润滑性和耐冲击性等独特性能而广泛应用于通用机械、农业机械、纺织机械、汽车、采矿、造纸、化工、食品工业等作不粘、耐磨、低噪音和自润滑部件等领域。此外还可用作特种薄膜、大型容器、大型异形管材和板材等，用于货物装卸溜槽、漏斗、货仓的衬里。1.UHMWPE 的基本性能 超高分子量聚乙烯一般是指相对分子质量在 100万以上的聚乙烯，德国生 产的超高分子量聚乙烯相对分子质量早已高达1000万以上。它具有以下优点：（1）耐磨损非常卓越，砂浆磨损试验表明，比一般碳钢和铜等金属要耐磨数倍、 比尼龙耐磨 4倍；（2）冲击强度极高，比 PA6和 PP 大 10倍；（3）能吸收震动冲击和防噪声；（4）摩擦系数很低，远较尼龙及其他塑料为小，能润滑；（5）不易粘附异物，滑动时有极优良的抗粘着特性；（6）耐化学腐蚀，病可屏蔽原子辐射；（7）工作温度范围可自 - 265℃到 +100℃，低温到 - 195℃时，仍能保持很好的韧性和强度，不致脆裂；（8）无毒性、无污染、可再循环回收利用，和其他塑料相比有良好的热稳定性和不吸水性，能保持尺寸精度不变形；（9）成本低廉。因此在工程塑料中超高分子量聚乙烯是综合性能最佳的工程塑料，它几乎集中了各种塑料的优点。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。但它也有不足之处，主要在于耐温性能差、硬度低、拉伸强度低以及阻燃性能差等。2.UHMWPE 历史发展概况及现状评述 上世纪30年代最早有人提出关于超高分子量聚乙烯纤维的基础理论，随后凝胶纺丝法和增塑纺丝法的出现使超高分子量聚乙烯在技术上取得重大突破，、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

超高分子量聚乙烯

超高分子量聚乙烯 超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯。分子式：—(—CH2-CH2—)—n—，密度：0.936～0.964g/cm3。 热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃。 超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。世界上最早由美国AlliedChemical公司于1957年实现工业化，此后德国Hoechst公司、美国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也投入工业化生产。我国于1964年最早研制成功并投入工业生产。限于当时条件，产物分子量约150万左右，随着工艺技术的进步，目前产品分子量可达100万～400万以上。 超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的发展十分迅速，80年代以前，世界平均年增长率为8.5%，进入80年代以后，增长率高达15%～20%。而我国的平均年增长率在30%以上。1978年世界消耗量为12，000～12，500吨，而到1990年世界需求量约5万吨，其中美国占70%。 超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）平均分子量约35万～800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。 超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）优异的物理机械性能使它广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节 由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差， 其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。近年来，超高分子 量聚乙烯（UHMW-PE）的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造， 已使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注 射成型以及其它特殊方法的成型。 一般加工技术 (1)压制烧结

国内超高分子量聚乙烯纤维生产概况

国内超高分子量聚乙烯纤维生产概况 超高分子量聚乙烯纤维是一种新材料，它的应用领域很广泛，从航空航天到国 防军事，再到民用绳网，都有着它广阔的应用市场和开发领域。目前国内此纤维的年了。早期投产的有三家，分别在宁波、湖南、北京。三产业化生产，大约已有13家的生产方式各有不同，产品也各有千秋。但是，由于此种纤维的自身特性和超高的总欠伸][短纤分子量的特点，它与一般常规化纤的生产有着很大差异。常规化纤多倍，为100倍就可以了，而这种冻胶纤维的总欠伸倍数要倍数一般为：几倍--20何要拉伸这麽多倍呢？这是由于溶剂的存在，使纤维中链缠结交联点的数目减少而至。也就是说，此种纤维，它从纺丝喷丝板到产品成型需要一段漫长的过程才能实现，过程长了，环节就多了，控制起来，困难自然也就多了。它就像一条链子，不论少了哪一环，整条链子都会断裂。了解在生产的每一个过程中，要严格控制纤维的外在技术指标，更要掌握、 纤维的内在分子结构变化，看它内在结构的变化，符合不符合它在这一工段中所能达到的工艺要求。换句话说：纤维在每一道生产过程中，它的内外技术指标变化是不是人们所希望应达到的状态。所以，在生产过程中，半成品的物检、化验是不可缺少的中间控制手段。 要想生产出合格的产品，并且要达到一定的制成率，确实不易。目前，在这一领域的理论认知程度，还有待于进一步的研究提高，特别是成熟的大规模产业化生产技术，还不是十分成熟。情况不一，大体上分析：有技术问题，有设备问题，还有的是控制方法问题。当然，人员、资金问题也不能排除。 超高分子量聚乙烯纤维的生产是高科技，生产过程中每一道环节的控制，都很严谨，控制精度很高。有的工段，温度相差1度，线速度相差 0.1米/分，就会产生大量毛丝及断头，造成缠辊现象，而常规化纤的生产就不需如此严格。 它的主要生产工序如下：纤维的制作，总体上说与常规聚酯短纤的制作有相似之处。原料的制备——双螺杆挤压机——纺丝箱——喷丝板——萃取——干燥——加热牵伸——卷绕成型。 目前，国内外原料的制备方法不一，采用的溶剂不同，含固量也不一原料的制备：样。所以，没有固定的统一模式，生产制作的设备差异也很大，而常规熔融纺是不加溶剂的。但不论采取那种方式，最终都能达到所需的效果。因生产是连续化的，所以原料的配比不能有波动，要求始终均匀一致。虽然含固量的提高，是提高产量增加了操作难度，的重要手段之一，但拉伸比也随之提高，整体车速都要响应加快，毛丝的产生量相比明显增多，不易把握。但，若能将含固量的百分比控制在适当的浓度内，还是可以的，要根据自身情况，量力而行。提高计量泵的转速也是提高产量的有效手段之一。 螺杆挤压机对物料起着输送—搅拌—加热—加压等作用。首先，进双螺杆挤压机：入“螺杆”之前的浆料要脱泡，不能含有水汽，物料在输送过程中，要得到充分的混练搅拌。各区的加热温度，要结合螺杆上捏合块的位置加以设定，并且要保证一定的输送压力。螺杆捏合块的设定，理论性很强，不同的组合，对物料的搅拌，会有不同的效果。 它的作用主要是保温；控温；均匀的将物料分配到每一个纺丝组件。纺丝箱： ：由计量泵将物料挤压变为丝条，就是通过喷丝板实现的，板的孔径大小及喷丝板刨面形状是它的重要技术参数，它对纤维的成型及拉伸性能的好坏，起着至关重要的作用。

超高分子量聚乙烯综述

超高分子量聚乙烯纤维性能及应用 摘要：超高分子量聚乙烯纤维有着高取向度，高结晶度，强力、模量高，抗冲击，耐腐蚀，耐光照，耐挠曲，耐磨损等优点。它的密度比水小，介电性能好。超高分子量聚乙烯纤维的缺点是使用温度不高，耐氧化性能差，抗蠕变性能差，表面加工困难。正是超高分子量聚乙烯纤维自身所具有的这些特点，它在抗冲击防护、低温、耐压、海洋工程、渔业等领域有着广泛地使用。 关键词：超高分子量聚乙烯纤维性能应用 The Properties and Applications of Ultra- high Molecular Weight Polyethylene Fibre Abstract：Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibre was high orientation degree，crystallinity，tensile strength and modulus，impact resistance，good corrosion resistance，light aging resistance，resistance to flexure，and wear resistance advantages etc．It had the small density than water，and good dielectric properties．The defect of UHMWPE fiber were that the used temperature was not high，oxidation resistance performance was poor，creep resistance was poor，and surfacing processing was difficult . Just UHMWPE fiber itself with these characteristics，it was widely used in the impact resistance，low temperature，pressure resistance，ocean engineering，fishery，etc．Key words：ultra-high molecular weight polyethylene(UHMWPE) fibre；properties; applications 一超高分子量聚乙烯纤维的性能 超高分子量聚乙烯纤维是自上个世纪80年代发展起来的一种高性能纤维，工业化生产采用凝胶纺丝超倍拉伸技术，是凝胶纺丝技术中的代表产品。一问世便以出色的性能受到市场的关注。20多年的发展过程中，生产技术不断改进，性能、产量均有长足的进步。现如今，该种纤维世界范围内生产能力超过1万吨/年，商业级顶级产品的强度能达到40cN/dtex。 超高分子聚乙烯纤维具有高取向度，高结晶度，微纤沿拉伸方向排列规整度高，使用电子显微镜还能够观察到“串晶”结构。这些结构赋予其良好的机械性能：沿纤维轴向方向，纤维具有很高的耐拉伸性，比强度，比模量都较高；即使在很低的温度下，该纤维仍能够保持柔软，有研究表明，即使在-150℃的条件下，纤维也无脆化点[1]。该纤维的缺点也很明显，

超高分子量聚乙烯加工技术详解

超高分子量聚乙烯加工技术 超高分子量聚乙烯安阳超高工业技术有限责任公司 摘要：超高分子量聚乙烯英文简称UHMW-PE，它是一种来源丰富、价格适中、 性能优异的一类热塑性工程塑料，由于具有耐冲击性、耐腐蚀、耐磨损、自润滑性、无毒性及极优良的耐低温性等优点，被应用在许多领域。“性能卓越，加工困难”是UHMW-PE的一大特点，其原因就在于UHMW-PE的分子链极长，致使分子链互相缠结，很难呈规则排列，在引起聚集态变化的同时(如:结晶度偏低-65%~85%，密度偏低~m3)，大分子链间的无规缠结又使UHMW-PE对热运动反应迟缓，当加热到熔点以上时，熔体呈现橡胶状高粘弹体状，熔体粘度高达，熔体流动速率几乎为零，造成UHMW-PE临界剪切速率很低，易产生熔体破裂等缺陷。因此，很难用常规的聚合物加工方法来成型UHMW-PE制品，在一段时间内限制了UHMW-PE的推广使用，故研究UHMW-PE的成型加工显得尤为重要。常用的成型方法有模压成型法（1965年前后）、挤出成型法（1970年前后）和注塑成型法（1975年前后）3种。本论文首先简要介绍一下UHMW-PE的性能及成型方法，然后分别对它的单螺杆挤出成型工艺和双螺杆挤出成型工艺做详细介绍。 关键词：性能；加工性能；成型方法；单螺杆挤出成型法；双螺杆挤出成型法1 UHMW-PE概述 UHMW-PE的发展简史 超高分子量聚乙烯通常是指相对分子质量在150万以上的线型聚乙烯，其英文全称为Ultra High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMW-PE。UHMW-PE 在分子结构上与普通聚乙烯相同，其主链上的链节都是(-CH 2-CH 2 -)，但普通聚乙 烯的分子量较低，约在5-30万之间，即使是高分子量高密度聚乙烯(HMWHPE)，其重均分子量也仅为20-50万，而UHMW-PE的分子量高达巧于600万，德国甚至有分子量高达1000万以上的产品。 UHMW-PE是一种来源丰富、价格适中、性能优异的一类热塑性工程塑料，其耐冲击性、耐腐蚀、耐磨损、自润滑性、无毒性及极优良的耐低温性等优点，使该材料广泛应用于通用机械、化工机械、食品和造纸等领域，作为易磨损、易腐蚀、高冲击、低温及不能使用润滑油的各种零部件及料仓衬里、溜槽、滑道衬板、滑轨、油箱等。UHMW-PE材料的使用寿命不仅高于尼龙和聚四氛乙烯制品，且耐磨性远远超过不锈钢等金属制品。由于UHMW-PE具有优良的综合性能，在国外被称为“惊异的塑料”[1]。 UHMW-PE首先由西德Hoechest公司于1958年开发成功，其后美国Hercules 公司及日本三井油化相继较大规模地工业化生产，北京助剂二厂是国内UHMW-PE 的主要厂家。长期以来，UHMW-PE由于加工困难，致使UHMW-PE材料的推广应用受到一定限制。近年来由于加工技术的不断进步和发展，其应用领域也随之扩大。目前UHMW-PE制品的加工仍以压制烧结和柱塞法为主。七十年代中期以来，日本先后开发了单螺杆挤出和往复螺杆注射成型工艺，美国和西德也相继采用单螺杆挤出和注射成型法加工UHMW-PE制品。 UHMW-PE的合成方法

超高分子量聚乙烯市场分析报告

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）市场分析报告 1 国外生产状况 国际市场上，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）生产企业主要有德国的Ticona公司、巴西的Polialden公司、荷兰的DSM公司和日本三井化学公司等。其中，Ticona 公司生产能力为11万吨/年（含在中国独资企业产能），Polialden为4.5万吨/年，DSM为1万吨/年，全球总生产能力超过20万吨/年。Ticona公司是全球最大的UHMWPE生产厂，约占全球50%市场份额，可以生产适用于板材、异型材、蓄电池隔板、纤维、过滤器材等各种规格、牌号的产品，种类齐全，并覆盖全球市场。DSM公司的特长是能生产特殊牌号的UHMWPE树脂，如：超细料及纤维料等，并且以自用为主，产品基本不外销。巴西Polialden公司主要是接管了原美国MONTELL的经营业务，发展速度很快，能为用户稳定提供分子量在300万—600万的原料，主要用于生产板材和异型材，占据北美市场。 国外超高分子量聚乙烯的主要生产商见表1。 表1 国外超高分子量聚乙烯的主要生产商及产品牌号 生产厂商（国家树脂牌号（商标 Hostalen GUR Ticon（德国 UTEC)Polialden 巴Stamylan UHDS（荷兰 HI-ZEX MILLION三井化学公司（日本SUNFINE_U旭化成工业公司（日本）SHOREKSPA-5SSIH 昭和油化（日本）

Novatec 三菱工程塑料公司（日本）A-C1200-1232 Allied（美国） LS501 Usi（美国） Marlex 6002 5003 （美国）Phillips公司Ticona德国1.1 Ticona公司是德国化学品集团塞拉尼斯(CELANESE)的工程聚合物业务子公司，生产能力为11万吨/年，可以生产适用于板材、异型材、蓄电池隔板、纤维、过滤器材等各种规格、牌号的产品，注册商标为Hostalen。其主要产品牌号见表2。表2 Ticona公司主要产品牌号 Polialden公司是巴西Braskem公司的下属子公司，于2002年购买了Basell公司的UHMWPE技术，在切换式HDPE装置上生产这种聚合物。2004年，巴西Braskem 公司扩大位于巴西Bahia州Camacari的UHMWPE装置能力，产能从3万吨/年扩增至4.5万吨/年，新增产能于2005年初投用。Braskem公司的主要产品牌号见表3。 表3 Braskem公司的主要产品牌号