抗紫外线UHMWPE

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抗紫外线UHMWPE概述:1939年英国ICI公司采用高压法在世界上**实现了低密度聚乙烯(LDPE)的工业化生产。1956年德国Hoechst公司用Ziegler催化剂,在低压下实现了高密度聚乙烯(HDPE)的工业化生产。20世纪60年代以来,聚乙烯的生产工艺和催化体系不断得到重大突破。一系列*催化剂的研制成功,革除了洗涤后处理工序,从而大大简化了聚乙烯的生产工艺。20世纪70年代中期,美国Union Carbide公司开发成功气相低压聚合法生产线型低密度聚乙烯(LLDPE)的技术,被称为*三代聚乙烯的LLDPE作为新型聚乙烯产品登上了塑料工业舞台。聚乙烯是目前塑料行业中产量较大的品种,约占世界塑料总产量的30%。其中, LDPE、HDPE和LLDPE等均属于热塑性通用塑料,****高分子量聚乙烯UHMWPE因物理机械性能优异而作为工程塑料应用。**高分子量聚乙烯UHMWPE是德国Hoechst公司于1958年较早投产的。之后,美国Hercules公司和日本三井石油化学工业公司相继推出 UHMWPE树脂及其制品。以上三个公司为日前世界上UHMWPE产量较大公司。国内于20世纪70年代后期开始生产UHMWPE,主要生产厂家有北京助剂二厂、上海高桥石化股份有限公司,原上海高桥化工厂、广州塑料厂等,总产量已**过5kt,并正在引进万吨级装置。通常把按粘度法测定的平均分子量在100万-600万的聚乙烯称为**高分子量聚乙烯UHMWPE。而接美国 Phi11ips Petroleum公司的划分方法,则将平均分子量在150万以上的聚乙烯称为**高分子量聚乙烯UHMWPE。

抗紫外线UHMWPE粉末生产与合成: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;较后经过滤、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*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。

抗紫外线UHMWPE性能:UHMWPE的分子量一般均**过100万，密度为0.930-0.940g/CM3，具有较高的**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**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、**、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**性、自润滑性、抗冲击性、耐腐蚀性等等。

抗紫外线UHMWPE加工成型:UHMWPE的压制烧结成型与PTFE的粉末烧结成型基本相似,即**将UHMWPE粉末在室温下加圧,制成有适当密度和强度的压缩物,然后在规定的温度下进行烧结而成。压制烧结法的成型工艺是,先将UHMWPE粒料粉碎为平均粒径小于300μm左右的粉末,再将UHMWPE粉末置于模具中,加压至42MPa,在该压力下保持3min,得到未烧结的坯料。然后在空气中,以80℃/ h的速率升温,加热到163℃,保温4h,再以同样速率降温冷却。如果在氮气中进行,可将烧结温度提高到200℃, 烧结时间为1.5h。 烧结成型的制品,拉伸强度可达28MPa以上,伸长率也可达200%以上。烧结的密度直接影响制品的性能。增大密度可以得到较高的机械强度。影响烧结密度的直接因素是模压的压力。在通常情况下,UHMWPE模压压力不得少于40MPa,但**过50MPa,压力对烧结密度的影响不明显。通常,模压压力控制在40-45MPa左右。在设计制品结构时,还应充分考虑烧结密度、烧结时间等因素对UHMWPE制品尺寸的影响。 UHMWPE的挤出成型,可采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和柱塞挤出机,其中以双螺杆挤出机为较常用。采用单螺杆挤出机进行UHMWPE挤出成型的生产线由**単螺杆挤出机、机头、冷却定型装置、牵引机、切割机及堆放装置组成。国外研制成功的适用于UHMWPE挤出成型的单螺杆挤出机,有不少规格型号,其中螺杆直径65mm规格的,长径比为25,驱动功率为25kW,用热风循环式冷却定型套进行冷却定型,物料加热温度为200-260℃, 螺杆转速40-60r/min,可用来生产直径为50-200mm的棒材。 北京化工大学塑料机械及塑料工程*研制成功UHMWPE**单螺杆挤出机,于1996年完成了工业化UHMWPE管材生产线的建造, 1997年成功地连续挤出管材制品。其螺杆直径为65mm,长径比为25,驱动功率为22kW。以北京助剂二厂生产的分子量为250-300万的 UHMWPE为原料,螺杆转速为16-30r/min,产量达到30-40kg/h,可连续生产。制得的管材制品表面光滑,性能优良。

抗紫外线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**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**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**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*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**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。