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uhmwpe分子量高达150万以上-2000万分子量 电梯滑轮uhmwpe 高耐磨润滑uhmwpe
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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 ，中文称超高分子量聚乙烯。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。
性能编辑
uhmwpe极高的分子量（hdpe的分子量通常只有2～30万）赋予其优异的使用性能，而且属于价格
适中、性能优良的热塑性工程塑料，它几乎集中了各种塑料的优点，具有普通聚乙烯和其它工
程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生无毒、不易粘
附、不易吸水、密度较小等综合性能。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。
耐磨性
uhmwpe的耐磨性居塑料之冠，并超过某些金属，图1为uhmwpe与其它材料耐磨性比较。从图1可
以看出，与其它工程塑料相比，uhmwpe的沙浆磨耗指数仅是pa66的1/5，hepe和pvc的1/10；与
金属相比，是碳钢的1/7，黄铜的1/27。
这样高的耐磨性，以致于用一般塑料磨耗实验法难以测试其耐磨程度，因而专门设计了一种沙
浆磨耗测试装置。uhmwpe耐磨性与分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。
耐冲击性
uhmwpe的冲击强度，在所有工程塑料中名列前茅，图2为uhmwpe与其他工程塑料冲击强度比较，
从图2中可以看出，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。
耐冲击性如此之高，以致于采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。
其冲击强度随分子量的增大而提高，在分子量为150万时达到大值，然后随分子量的继续升高
而逐渐下降。值得指出的是，它在液氮中（-195℃）也能保持优异的冲击强度，这一特性是其
它塑料所没有的。此外，它在反复冲击表面硬度更高。
自润滑性
uhmwpe有极低的摩擦因数（0.05～0.11），故自润滑性优异。表1为uhmwpe与其他工程塑料摩
擦因数比较。从表1可以看出，uhmwpe的动摩擦因数在水润滑条件下是pa66和pom的1/2，在无
润滑条件下仅次于塑料中自润滑性的聚四氟乙烯（ptfe）；当它以滑动或转动形式工作时，比
钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。因此，在摩擦学领域uhmwpe被誉为成本/性能非常理想的
摩擦材料。
耐化学药品性
uhmwpe具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一定温度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）。
其在20℃和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。
冲击能吸收性
uhmwpe具有优异的冲击能吸收性，冲击能吸收值在所有塑料中高，因而噪声阻尼性能很好，
具有优良的削音效果。
耐低温性
uhmwpe具有优异的耐低温性，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。
卫生无毒性
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。
不粘性
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的ptfe，因而制品表面与其
它材料不易粘符。
吸水性小
uhmwpe吸水率很低；一般小于0.01%，仅为pa66的1%，因而在成型加工前一般不必干燥处理。
密度
表2为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。
拉伸强度
由于uhmwpe具有朝拉伸取向必备的结构特征，所以有无可匹敌的超高拉伸强度，因此可通过凝
胶纺丝法制得超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高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比
芳纶纤维大50%。
其他性能
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。
生产方
超高分子量聚乙烯，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
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;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
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50-600kg 4tio。
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
溶液法以cr03 为催化剂，al₂o₃-sio₂ 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、冷却析出聚合物。用此法可制得平均分子量大于100万的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。
耐磨性和耐冲击性为主的应用
1.1、纺织机械
纺织机械是uhmwpe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。
1.2、造纸机械
造纸机械是应用uhmwpe的第二个工业领域，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。
1.3、包装机械
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，链条极易损坏。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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