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低摩擦系数UHMWPE生产与合成
根据美国菲利普石油公司的划分方法，分子量在150万以上的聚乙烯称为“UHMWPE”即Ultra-high molecular weight PE ，中文称**高分子量聚乙烯。德国赫斯特（Hoechst）公司、美国赫尔克乐斯（Hercules）公司和日本三井石油化学公司是世界上生产UHMWPE的三大公司，中国主要生产厂家是北京助剂二厂、上海高桥石化公司化工厂,中国石化齐鲁石化分公司。**高分子量聚乙烯，可以用生产普通高密度聚乙烯的方法经过改变工艺条件控制分子量来制得。生产方法有齐格勒法、索尔维法和溶液法。齐格勒法即低压聚合法。它采用四氧化钛和烷基铝G乙基铝或二乙基气化铝)为催化剂，以庚烷或汽油为溶剂，在60-90℃ 和常压条件下进行聚合。反应装置一般采用釜式反应器或立式塔型反应器。采用塔型反应器时， 塔底应安装多层式搅拌螺旋桨。齐格勒法的生产工艺是:先把悬浮于溶剂中的催化剂和乙烯原料一起送入反应装置进行聚合，聚合为放热反应，需冷却至规定的反应温度;然后将聚合反应生成物放至催化剂分解槽中，加入甲醇，使催化剂分解;最后经过滤、干燥，即得到平均分子量为100万-500万的UHMWPE 产品。索尔维法把菲利浦法所采用的环型反应器和以含镁化合物为载体的齐格勒高效催化剂结合起来的一种新生产方法。索尔维法以四氯化钛为催化剂，以烷基铝化合物等为活化剂，催化剂载体多选用经灼烧成大孔径的MgCl2或MgCl OH)。此法的特点是将催化剂吸附到比表面大的载体上，让晶体结构铺展开，使大部分过渡金属原子起到聚合活性中心的作用，催化剂效率可达50-600kg4Tio。聚合反应在闭环状反应管中进行，外有冷水夹套，内有高速涡轮搅拌器使催化剂络合， 并与通入的乙烯和调节密度的共聚单体混合。反应温度80-90℃，乙烯分压l.OMPa，反应时间2-3h。生成的浆液经离心过滤，滤饼用蒸汽汽提，除去残余溶剂，再经气流干燥，可制得平均分子量为150万-600万的UHMWPE。溶液法以Cr03为催化剂，Al7O7-SiO7为载体，采用C6 烷烃为溶剂，在聚合物熔点温度以上170-180℃进行聚合反应，压力控制在1.96-2.94MPa 范围内;再以乙烯和少量共聚单体己烯为原料，聚合反应时将乙烯及聚乙烯均溶解于溶剂中呈均相反应体系;聚合反应结束后经闪蒸除去乙烯，再经离心分离、浓缩、冷却析山聚合物。用此法可制得平均分子量大于100万的UHMWPE。
低摩擦系数UHMWPE的特点
UHMWPE的分子量一般均**过100万，密度为0.930-0.940g/CM3，具有较高的耐磨性、自润滑性，优异的耐冲击性和耐疲劳性等。当分子量**过150万后，大分子的缠结和分子间力都增大到了有碍于大分子形变和伸展的程度，导致了冲击强度的降低。UHMWPE的耐磨性优异，而且摩擦因数很低，即使在无润滑条件下与钢或黄铜进行表面滑动摩擦，也不会因为发热而引起凝胶现象，可大大降低设备的能耗。UHMWPE还具有优异的耐低温性，即使在-40℃时仍能保持较高的冲击强度。把UHMWPE 制成的薄膜放置在液氮瓶中（-196℃），并且使薄膜在液氮中反复折叠100次，而没有发生脆裂。另外，UHMWPE的长期力学性能、化学性能和耐环境应力开裂性也优于LDPE和HDPE。但UHMWPE的刚性和硬度不高，大致与HDPE相当。由于UHMWPE的熔体黏度很高，熔体流动性较差，难以用一般的热塑性塑料成型设备进行成型加工。此外，其熔体的临界剪切速率较低。UHMWPE的加工主要采用类似粉末冶金的方法进行冷压烧结成型。烧结制品可机加工,加入加工助剂后可挤塑,可喷涂、层合、热冲压。UHMWPE的用途 适合农业机械、汽车、纺织、造纸、化工、食品工业作不粘、耐磨、低噪音、自润滑部件,如导轨、票、压渡机、阀、村塾、密封日、轴套, 与食品接触的材质,人体内部器官,关节等器件,还可用作薄膜,大型容器,大型异形管和板材等制品。UHMWPE（**高分子量聚乙烯）是一种分子具有线型结构的综合性能优异能的热塑性工程塑料，分子量高达150万以上。密度小，具有很好的耐磨性、自润滑性、抗冲击性、耐腐蚀性等等。
低摩擦系数UHMWPE性能
UHMWPE具有优异的冲击能吸收性，冲击能吸收值在所有塑料中较高，因而噪声阻尼性能很好，具有优良的削音效果。UHMWPE具有优异的耐低温性，在液氦温度（-169℃）下仍具有延展性，因而能够用作核工业的耐低温部件。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。UHMWPE表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力仅次于塑料中不粘性较好的PTFE，因而制品表面与其它材料不易粘符。UHMWPE吸水率很低；一般小于0.01%，仅为PA66的1%，因而在成型加工**般不必干燥处理。UHMWPE与其它工程塑料密度比较。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%，因此其制品非常轻便。由于UHMWPE具有朝拉伸取向*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**高弹性模量和强度的纤维，其拉伸强度高达3～3.5GPa,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较高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比芳纶纤维大50%。UHMWPE还具有优良的电气绝缘性能，比HDPE更优良的耐环境应力开裂性，比HDPE更好的耐疲劳性及耐r-射线能力。
低摩擦系数UHMWPE加工成型
UHMWPE加工时的熔融粘度高达10的8次方Pa.s,流动性较差,其熔体流动指数几乎为零, 所以很难直接进行挤出或注射成型。其主要成型特性如下:(1)物料熔融时粘度较高,不成粘流态,而是处于高粘弹态。UHMWPE在挤出机中的挤出过程,可以看成是由固体的粉料变成熔融的橡胶状高粘弹性体的过程;而不像普通高密度聚乙烯那样,物料因加热、螺杆转动对其的剪切以及向前的推力,使其一边前进一边混炼, 逐步变为粘性流体的过程。UHMWPE在常规螺杆挤出机上加工时,很难沿螺槽推进,而是包住螺杆一起旋转,陷入不能挤出的状态。(2)临界剪切速率低,熔体易破裂。UHMWPE在剪切速率很低时就可能产生熔体破裂现象;而普通高密度则在剪切速率达100/s时才会出现熔体破裂现象。因此,在UHMWPE进行挤出成型时,挤出速度不能快,否则会造成熔体破裂,表面出现裂纹。在进行注射成型时,由于出现喷射流状态而引起气孔和脱层现象。(3)UHMWPE的摩擦因数较低,使粉料在进料过程中较易打滑,不易进料。(4)成型温度范围窄,易氧化降解。由于UHMWPE这些成型特性,使它很难用普通热塑性塑料加工方法成型,而主要采用类似聚四氟乙烯的粉末压制烧结成型工艺。自20世纪80年代以来,国外开始研究设计特殊结构的挤出机和注射机,辅之于成型工艺条件的不断改进和探索,获得了很大成功,使UHMWPE已能用挤出和注射等方法进行成型加工。
低摩擦系数UHMWPE应用
目前UHMWPE已在纺织、造纸、包装、运输、进写、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到广泛的应用，并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。今后还将扩大到宇航和原子能等领域。纺织机械是UHMWPE较早应用的领域，早在1958年，就有几家公司用UHMWPE制造纺织机械零件，如取代韧性材料中较耐用的水牛皮制作的织机上的皮结，承受40～180次/min长期振动冲击，其寿命可达水牛皮结的5～6倍。目前，国外在每台织机上应用的UHMWPE零件平均有30件左右，如投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。造纸机械是应用UHMWPE的*二个工业领域，约在1960年，在一台削木机的传送装置上**次安装了UHMWPE防磨条，对底板和链条起到良好的保护作用，使用5a基本上无磨损。据估计，防磨条的寿命要比链条的寿命高一倍以上，UHMWPE和不锈钢、枫木、浇铸型聚氨脂及层压酚醛塑料等耐磨材料都层作为吸水箱盖板使用，但重要的是UHMWPE盖板对吸水箱上不锈钢丝网的阻力大大低于其它材料，因此可使昂贵的不锈钢死网的使用寿命延长。今天，造纸工业所需UHMWPE用量占总量的10%，如采用UHMWPE制造造纸机的刮水板、吸水箱盖板、压密部件、接头等；此外UHMWPE也可用来制造造纸机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等零部件。UHMWPE的高耐磨性、低摩擦因数和不粘性，使其在包装机械中比某些金属和其它塑料更适用，可代替磷青铜和氟塑料。用UHMWPE取代改性氟塑料制作导轨、传送装置的滑块座、固定板等，不仅大大降低了设备投资费用，而且可延长使用寿命10～50倍。一条液体洗涤剂生产线装置上的计时星轮，用UHMWPE取代原来的层压热固性塑料后，使过去易磨损、易划伤瓶且容易变软的问题迎刃而解，大大减少了备用件费用，有UHMWPE制造的计时螺杆，也已在许多装瓶线上作为标准部件使用。西方一个大啤酒厂，用UHMWPE制作了一条约1.6km长的板带式瓶子传送带，比用磷青铜制作的传送带耐用几倍。国外一个汽车组装厂的输送线上，链条驱动链轮使小车在钢板传送平台上运动，由于链条与钢板的摩擦，链条较易损坏。采用UHMWPE板材替换钢板，使磨损大大降低，同时也减少了动力消耗。
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