Propriétés de base du polyéthylène de poids moléculaire ultra-élevé (UHMWPE)

Le polyéthylène de poids moléculaire ultra-élevé (UHMWPE) fait généralement référence au polyéthylène avec une masse moléculaire relative de 150 × 104 ou plus, et est un nouveau type de plastiques d'ingénierie. La densité de UHMWPE avec une masse moléculaire relative moyenne de 200 × 104 n'est que de 0,935 g / cm3, ce qui est inférieur à celui de tous les autres plastiques d'ingénierie, généralement plus de 50% inférieurs à celui de PTFE, et plus de 30% inférieur à ceux celui du paraformaldéhyde, donc ses produits sont caractérisés par un poids léger. UHMWPE possède une variété d'excellentes propriétés mécaniques, propriétés physiques, propriétés chimiques, très résistants à l'usure, résistants à la corrosion, résistants à l'impact, à l'auto-lubrification, facteur de friction faible, faible absorption d'eau, pas facile d'adhérer aux objets étrangers, hygiénére et hygiène et Non-toxicité, recyclage et résistance à basse température, etc., en particulier, sa résistance à l'abrasion est particulièrement exceptionnelle. Ses lacunes sont une mauvaise résistance à la chaleur, une faible dureté, une faible résistance à la traction, de mauvaises propriétés issues de la flamme.

1. Données de performance de l'UHMWPE

2. Propriétés mécaniques

(1) Résistance à l'impact

La force d'impact de l'UHMWPE est parmi les meilleures de l'ensemble des plastiques d'ingénierie. L'UHMWPE peut maintenir une excellente résistance à l'impact même à basse température, et même dans l'azote liquide (-196 ℃), l'UHMWPE a également une bonne résistance à l'impact, ce qui est une caractéristique que les autres plastiques n'ont pas. Sa résistance à l'impact commence à augmenter avec l'augmentation de la masse moléculaire relative, la masse moléculaire relative de 150 × 104 environ pour atteindre sa valeur maximale, puis avec la masse moléculaire relative de la montée et diminuer progressivement. La force d'impact de l'UHMWPE est environ 2 fois plus que le polycarbonate, ABS 5 fois, PA, le paraformaldéhyde et le PBT plus de 10 fois.

(2) Résistance à l'abrasion

La résistance à l'abrasion de l'UHMWPE est en tête de la liste des plastiques, plusieurs fois plus élevée que celle de l'acier au carbone et du laiton, et sa résistance à l'abrasion peut être encore améliorée avec l'augmentation de la masse moléculaire relative. La figure 1-1 montre la comparaison de la résistance à l'usure entre UHMWPE et d'autres matériaux. Les conditions de test sont les suivantes: le mortier est composé de 2 parties de masse d'eau et de 3 parties de masse de sable; La vitesse de rotation de la pièce d'essai est de 900r / min; Le temps de fonctionnement est de 7h.

Comparaison de la résistance à l'abrasion de l'UHMWPE avec d'autres matériaux

(3) l'auto-lubrification

UHMWPE a une excellente lubrification et un facteur de frottement dynamique faible comparable à celui de PTFE. Le tableau 1-2 répertorie la comparaison du facteur de frottement dynamique entre UHMWPE et d'autres plastiques d'ingénierie. On peut voir que le facteur de frottement cinétique de l'UHMWPE sous la lubrification de l'eau est de 1/2 de celui de PA66 et POM, et dans des conditions non lubrifiées, elle est deuxième derrière PTFE, qui a la meilleure propriété d'auto-lubrification parmi les plastiques. Lorsqu'il fonctionne sous forme de glissement ou de rotation, il a de meilleures performances glissantes que l'acier et le laiton avec l'ajout d'huile de lubrification. De plus, le prix de l'UHMWPE est faible, donc dans le domaine de la tribologie, il est considéré comme un matériau de frottement avec un très bon rapport coût-performance.

Comparaison du facteur de frottement dynamique entre UHMWPE et d'autres plastiques d'ingénierie

(4) résistance à la traction

La limite d'élasticité de la traction de l'UHMWPE est liée à la masse et à la densité moléculaires relatives, avec l'augmentation de la masse moléculaire relative et de la densité, la limite d'élasticité de la traction diminue également; Cependant, lorsque la densité est de 0,94 g / cm3 ou que la masse moléculaire relative est supérieure à 150 × 104, le changement de la limite d'élasticité de la traction est relativement faible et tend essentiellement à être une valeur fixe. La résistance à la rupture de la traction n'est liée qu'à la masse moléculaire relative, et l'effet de la densité à ce sujet est essentiellement négligeable. Contrairement à la limite d'élasticité de la traction, avec l'augmentation de la masse moléculaire relative, la résistance à la rupture de traction est augmentée en conséquence.

3. Propriétés électriques

Comme le polyéthylène ordinaire, la chaîne moléculaire de l'UHMWPE est uniquement composée de carbone et d'hydrogène, les propriétés électriques de l'UHMWPE sont indépendantes de la taille de la masse moléculaire relative, il a donc d'excellentes propriétés d'isolation électrique. Sa résistivité de volume est aussi élevée que 1016 ~ 1018Ω-cm, et l'angle de perte diélectrique tangente est (2 ~ 3) × 10-4. 4

4. Propriétés thermiques

La résistance à la chaleur de l'UHMWPE n'est pas élevée, la température d'utilisation est généralement inférieure à 100 ℃. Cependant, en raison de sa masse moléculaire relative est très grande, de sorte que sa température de distorsion thermique et son point de ramollissement de Vicat sont supérieurs à celui du HDPE ordinaire, le point de fusion de UHMWPE (136 ℃) est plus ou moins le même que celui du HDPE ordinaire, Cependant, UHMWPE a une très bonne résistance à basse température, la meilleure parmi tous les plastiques, la température de la fragilité est inférieure à -70 ℃, même si la température de l'hélium liquide (-3 ℃) est inférieure à -70 ℃ et la température de la température de l'hélium liquide (-4 ℃) est inférieur à -70 ℃, et la température de la température de l'hélium liquide est inférieure à -70 ℃. La température de la fragilité est inférieure à -70 ° C, et même aux températures de l'hélium liquide (-269 ° C), elle a toujours une certaine résistance à l'impact et une résistance à l'abrasion. Même à la température de l'hélium liquide (-269 ℃), il a toujours une certaine résistance à l'impact et une résistance à l'abrasion. La plage de températures de travail est de -265 à 100 ℃, et elle peut toujours maintenir une bonne ténacité et une bonne résistance sans fragilité lorsque la température est aussi basse que -195 ℃, de sorte qu'elle peut être utilisée dans les pièces à basse température, les pipelines et la très basse température des situations telles que l'industrie nucléaire.

5. Résistance chimique

UHMWPE a une excellente résistance chimique. Diéthane, éthylène glycol, essence, heptane, hexane, cyclohexane, disulfure de carbone, isopentanol, ester éthylique, méthyl isobutyl cétone, méthanol benzène, etc. De l'apparition d'aucun phénomène anormal, la performance des différents types de pratiquement aucun changement. Cela est dû au fait que le polyéthylène de poids moléculaire ultra-élevé n'a pas de groupe fonctionnel dans la structure moléculaire, et il n'y a presque pas de chaîne ramifiée et de double liaison ainsi que de cristallinité élevée. Cependant, il n'est pas stable dans l'acide sulfurique concentré, l'acide chlorhydrique concentré, l'acide nitrique concentré, les hydrocarbures halogénés et les hydrocarbures aromatiques et d'autres solvants, et la vitesse d'oxydation augmente avec l'élévation de la température.

6. Absorption d'eau

Le taux d'absorption de l'eau de l'UHMWPE est le plus petit des plastiques d'ingénierie (voir tableau 1-3), ce qui est dû au fait que la chaîne moléculaire de l'UHMWPE se compose uniquement d'éléments de carbone et d'hydrogène, et il n'y a pas de groupe polaire dans la molécule, Ainsi, le taux d'absorption de l'eau est extrêmement faible. Par conséquent, les produits ne changeront pas de taille en raison de l'absorption d'eau même dans un environnement humide, et en même temps, il n'affectera pas les propriétés mécaniques des produits, tels que la précision et la résistance à l'abrasion, et les matières premières n'ont pas besoin à sécher avant le moulage et le traitement.

Absorption d'eau de plusieurs plastiques d'ingénierie communs

7. Applications de polyéthylène de poids moléculaire ultra-élevé

Avec les meilleures performances globales, UHMWPE a été largement utilisé dans les champs de machines, d'appareils électriques, de conteneurs d'emballage, d'équipement chimique, de transport, de stockage de matériaux et de transport, de transport des pipelines, d'équipements médicaux et sportifs, etc. Les principaux produits sont: les feuilles, Pipes, tiges et produits finis. Les principaux produits sont les suivants: plaques, tuyaux, tiges et produits finis, qui comprennent des engrenages, des roulements, des bagues, des rouleaux, des rails de guidage, des curseurs, des doublures, etc. De la technologie de traitement des produits peut être divisée en moulure, usinage, extrusion, moulage par injection, tamponnage, moulure de soufflage, moulage en rouleau, moulure de traitement thermoplastique et moulage de tir.