超高分子量聚乙烯的性能及应用

超高分子量聚乙烯的性能及应用

作者：郝绘坤 张彦波

来源：《新教育时代·教师版》2018年第21期

摘 要：超高分子量聚乙烯，简称UHMWPE，是一种线型结构的热塑性工程塑料，超高分子量聚乙烯具有优异的综合性能。本文简述了超高分子量聚乙烯的性能和优越性，以及超高分子量聚乙烯的应用。

关键词：超高分子 性能 应用

随着高科技技术的发展，工程材料领域的研究发展也是日新月异，超高分子量聚乙烯便是其成果之一。由于超高分子量聚乙烯拥有众多的优异的性能，因此在许多的领域都有很好的应用，例如：煤矿产业、航天、航海和防御装备、医学、体育等等方面。在矿山机械中的许多部件如矿用滚轮、电机车轴瓦、选煤机械等等都会用到超高分子量聚乙烯这种新型的材料。因此，具有较好的推广使用价值。 一、超高分子量聚乙烯的性能 1.耐磨损性能

超高分子量聚乙烯的耐磨损性能非常优秀，在所有塑料中是耐磨损性能最好的，排第一位。这是因为其耐磨损性能与超高分子量聚乙烯中的分子量的高低是成正比的，因此，超高分子量聚乙烯中的分子量越高，超高分子量聚乙烯耐磨损性能越好。一般情况下，超高分子量聚乙烯的分子量高达150～1000万，所以超高分子量聚乙烯的耐磨损性能是非常卓越的，居于现有塑料之首。[1] 2.力学性能

（1）耐冲击性能和吸收冲击性能：超高分子量聚乙烯在力学性能中最重要的特性就是耐冲击性能，耐冲击性能是目前现有的塑料材料中最好的一种。超高分子量聚乙烯的耐冲击性能与超高分子量聚乙烯的分子量有关，但是并不随着分子量规则变化，当分子量在175万之前，耐冲击性能与分子量成正比变化；在175万之后，成反比变化；在175万这个点的超高分子量聚乙烯的耐冲击性能最好。

此外，超高分子量聚乙烯硬度低、弹性模量小并且是塑料粘弹性体，所以具有较大的吸收冲击性能，一般都大于150千焦每平方米。

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（2）拉伸性能：超高分子量聚乙烯具有超拉伸强度，是其主要的结构特征， 其拉伸强度值高达 29MPa。

（3）硬度：由于超高分子量聚乙烯的密度比其它塑料都低，所以由超高分子量聚乙烯制造的工艺制品都比较轻便，硬度也就相对较差，洛氏硬度值是40左右。 3.耐化学腐蚀性能

超高分子量聚乙烯具有较好的耐化学腐蚀性，在酸溶液、碱溶液以及盐溶液这些具有化学腐蚀性的溶液中，通常都是没有化学变化，也几乎没有任何物理变化的。实验表明，即使超高分子量聚乙烯在八十种有机溶剂中浸泡一个月也几乎是毫无变化的。由此可见，超高分子量聚乙烯的耐化学腐蚀性能是非常好的。 4.自润滑性能

一般情况下，一种材料的自润滑性能是否优异主要是通过材料的的摩擦系数来判断。超高分子量聚乙烯材料的摩擦因数是0.05到0.11，所以可见其自润滑性能还是非常理想的。[2] 5.卫生无毒

超高分子量聚乙烯材料是卫生无毒的，是经过多家的具有国际标准的卫生协会和食品及药物行政管理机构认可的。 6.吸水率

超高分子量聚乙烯的吸水率在现有的塑料中是最低的，通常情况下都小于百分之0.01，远远小于其它塑料的吸水率，这也就减少了在成型加工时干燥处理的步骤。 7.不粘性

超高分子量聚乙烯由于其吸附能力较差，所以不粘性还是比较好的。不粘性能在目前现有的材料中仅次于不粘性材料PTFE。 8.耐低温性能

超高分子量聚乙烯的耐低温性能是非常卓越的，实验表明，在低于冰点的环境下，仍然具有良好的耐冲击性能。并且在冰点下的环境中，零下269摄氏度的情况下，耐冲击性能是最好的。[2]

二、超高分子量聚乙烯的应用

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1.钢丝绳牵引带式输送机托绳轮衬

钢丝绳牵引带式输送机托绳轮衬多采用尼龙制作，但是尼龙虽然较为耐磨且硬度低，对钢丝绳磨损小，所以钢丝绳牵引带式输送机托绳轮衬多使用尼龙轮衬。但是，尼龙轮衬的价格由于原料的原因，贵且使用寿命短，在干燥的冬季容易断裂。钢丝绳牵引带式输送机托绳轮衬如果采用超高分子量聚乙烯制作，则价格便宜、耐磨性好、寿命长、耐低温性好，所以能够较好应用于钢丝绳牵引带式输送机托绳轮衬中去。 2.矿用地滚

过去的地滚一般为铸钢或铸铁制作，由于铸钢硬度大、弹性模量高与钢丝绳接触应力大，生产高分子板，致使钢丝绳磨损快，此外地滚中的轴承因工作条件恶劣时常造成卡死不转或转动不灵活而加剧钢丝绳的磨损。使用超高分子量聚乙烯生产出的高分子材料的矿用地滚，具有高耐磨性能，卓越的耐化学腐蚀性能，较好的防静电性能等特性，并且这种高分子材料的矿用地滚使用的寿命也更加的长。使用超高分子量聚乙烯生产出的高分子材料的矿用地滚能更好的保护钢丝绳不被磨损，在提升安全性能的同时，也增加了一次投放长久受益的好处。 3.电机车轴瓦

传统的电机车轴瓦多为铜质材料，其成本高、耐磨性差、摩擦阻力大、对轴的磨损严重。采用超高分子量聚乙烯制作电机车轴瓦价格便宜，仅为铜的1/6左右，并且因为自润滑摩擦因数小、寿命长而得到广泛的应用。 4.选煤机械

（1）使用超高分子量聚乙烯制作的捞坑斗子机的斗子滚轮，因为其摩擦因数小，防腐蚀性能好，因此使用寿命更长；

（2）使用超高分子量聚乙烯制作的捞坑斗子机的尾轴轴套，价格便宜、摩擦小、抗腐蚀、寿命更久；

（3）使用超高分子量聚乙烯制作的浮选机叶轮，寿命更长、价格更加便宜，抗不腐蚀。 5.钢轨罐道

在钢轨罐道中使用超高分子量聚乙烯材料，首先可以节约一定的成本，其次由于其具有吸收冲击性能可以减少振动冲击；再次因摩擦因数小，对罐道的磨损也较小。 6.煤矿的其他方面

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超高分子量聚乙烯具有众多的优点，如：高耐磨性、小摩擦系数、较好的耐冲击性能、成本低以及工艺性能较好等特性。如果用超高分子量聚乙烯材料制成煤矿中的轴瓦、轴套、轴承、压滤机滤板、喷浆机摩擦片等工具，一方面可以延长使用寿命，另一方面还可以提高了工作效率和经济效益。 参考文献

[1]何继敏，薛平，何亚东.超高分子量聚乙烯性能及应用[J].工程塑料应用，1996（5）. [2]刘英，刘萍，陈成泗等.超高分子量聚乙烯的特性及应用进展[J].国外塑料，2005（11）.