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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的開發(fā)和應(yīng)用時(shí)間:2016-06-01
UHMWPE是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。上最早由美國(guó)Allied Chemical公司于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,此后德國(guó)Hoechst公司、美國(guó)Hercules公司、日本三井石油化學(xué)公司等也投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)上海高橋化工廠于1964年最早研制成功并投入工業(yè)生產(chǎn),70年代后期又有廣州塑料廠和北京助劑二廠投入生產(chǎn)。限于當(dāng)時(shí)條件,產(chǎn)物分子量約150萬(wàn)左右,隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步,目前北京助劑二廠的產(chǎn)品分子量可達(dá)100萬(wàn)~300萬(wàn)以上。
UHMWPE的發(fā)展十分迅速,80年代以前,平均年增長(zhǎng)率為8.5%,進(jìn)入80年代以后,增長(zhǎng)率高達(dá)15%~20%。而我國(guó)的平均年增長(zhǎng)率在30%以上。1978年消耗量為12,000~12,500噸,而到1990年需求量約5萬(wàn)噸,其中美國(guó)占70%。
UHMWPE平均分子量約35萬(wàn)~800萬(wàn),因分子量高而具有其它塑料無(wú)可比擬的優(yōu)異的耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑性、耐化學(xué)腐蝕等性能。而且,UHMWPE耐低溫性能優(yōu)異,在-40℃時(shí)仍具有較高的沖擊強(qiáng)度,甚至可在-269℃下使用。
UHMWPE優(yōu)異的物理機(jī)械性能使它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工及體育運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域,其中以大型包裝容器和管道的應(yīng)用最為廣泛。另外,由于UHMWPE優(yōu)異的生理惰性,已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)等在臨床醫(yī)學(xué)上使用。
研究發(fā)現(xiàn)采用玻璃微珠、玻璃纖維、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二鋁、二硫化鉬、炭黑等對(duì)超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)進(jìn)行填充改性,可使表面硬度、剛度、蠕變性、彎曲強(qiáng)度、熱變形溫度得以較好地改善。用偶聯(lián)劑處理后,效果更加明顯。如填充處理后的玻璃微珠,可使熱變形溫度提高30℃。
玻璃微珠、玻璃纖維、云母、滑石粉等可提高硬度、剛度和耐溫性;二硫化鉬、硅油和專用蠟可降低摩擦因數(shù),從而進(jìn)一步提高自潤(rùn)滑性;炭黑或金屬粉可提高抗靜電性和導(dǎo)電性以及傳熱性等。但是,填料改性后沖擊強(qiáng)度略有下降,若將含量控制在40%以內(nèi),超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)仍有相當(dāng)高的沖擊強(qiáng)度。