纖維級高分子材料
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超高分子量聚乙烯intoedu.cn 發(fā)布日期:2013-4-26 瀏覽次數(shù):106
導(dǎo)讀: 突破國際難題的紡絲級超高分子量聚乙烯(HOY-UHMWPE簡稱:HPE),是現(xiàn)有的工程塑料中最容易加工,密度最小,性能最高的工程塑料。擠塑是直接由長纖維構(gòu)成的各種高強(qiáng)度的纖維型材和膜片,無須短纖維結(jié)構(gòu)性能材料,世界獨(dú)一無二的無鋼防護(hù)和鋼管一樣厚直接泵送高難度混凝土得以證實,這樣高耗能的金屬復(fù)合管就沒有存在的意義了,用于普通
突破國際難題的紡絲級超高分子量聚乙烯(HOY-UHMWPE簡稱:HPE),是現(xiàn)有的工程塑料中最容易加工,密度最小,性能最高的工程塑料。擠塑是直接由長纖維構(gòu)成的各種高強(qiáng)度的纖維型材和膜片,無須短纖維結(jié)構(gòu)性能材料,世界獨(dú)一無二的無鋼防護(hù)和鋼管一樣厚直接泵送高難度混凝土得以證實,這樣高耗能的金屬復(fù)合管就沒有存在的意義了,用于普通塑料管行業(yè)就可以節(jié)省大量能源和材料成本而承受的高運(yùn)行壓力。也可以取代金屬型材讓纖維性能得到廣泛的應(yīng)用,利用鋼的連接加工技術(shù)而容易施工,也可以開發(fā)利用鋼和纖維各自的性能復(fù)合,取代尼龍和塑料王等工程塑料在很多高強(qiáng)度方面應(yīng)用是具有價值意義。
優(yōu)異性能的超高分子量聚乙烯是發(fā)達(dá)國家都在大力研究推廣應(yīng)用技術(shù)的材料,至今無一突破。紡絲級超高分子量聚乙烯是成功突破了這一世界性應(yīng)用技術(shù)難題。并且高分子材料的分子量越大,物理性能硬度和強(qiáng)度就越好,只是應(yīng)用十分困難。本技術(shù)突破了無論直線結(jié)構(gòu)高分子材料的分子量有多大,都能使它的分子量繼續(xù)變大。而用普通設(shè)備很容易生產(chǎn)應(yīng)用開發(fā)各種高性能產(chǎn)品,這技術(shù)給高分子材料為人類高品質(zhì)的生活而具有劃時代的意義。
超高分子量聚乙烯具有的耐磨性、耐沖擊性、自潤滑性、耐化學(xué)品性、沖擊能吸收性、耐低溫性、抗紫外線輻射,高絕緣電性能都是其他高分子材料無法比的性能。而紡絲級超高分子量聚乙烯不僅是現(xiàn)有的熱塑性高分子材料中分子量最大,而且是現(xiàn)有的工程高分子塑料中最容易加工的材料。這樣就使高分子材料在分子量越大,物理性能越優(yōu)異,作為高性能的高分子基礎(chǔ)材料在開發(fā)應(yīng)用中提供了簡單方便經(jīng)濟(jì)環(huán)保的科技創(chuàng)新應(yīng)用價值的有力保證。
紡絲級超高分子量聚乙烯是分子量很大的一種直線分子結(jié)構(gòu)的熱塑性材料。并且在熔融狀態(tài)下具有很好的流動性,是很粘稠的膠體。它是一種對熱剪切極不敏感的聚合物,這是由它的分子量大的自潤滑性和直線膠體結(jié)構(gòu)造成的優(yōu)異性能,不會隨熱塑性加工而破壞它的分子量,從而保證了它的性能不會隨加工而降低。從而實現(xiàn)了大型機(jī)械產(chǎn)品的配件、管道、板材,薄膜開發(fā)應(yīng)用上的難題。為機(jī)械,電子,交通工具,能源,軍工,化工,醫(yī)療,航空等高性能上的開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)應(yīng)用材料。
由于紡絲級超高分子量聚乙烯的分子量很大,又是直線膠體結(jié)構(gòu),有很好的流動性。在擠塑生產(chǎn)任何產(chǎn)品時,它的還有一個很大優(yōu)點是在作用力與反作用力下能實現(xiàn)部分直線分子的分子鏈伸直取向,從而突破實現(xiàn)了不需要用短纖維復(fù)合改性來提高產(chǎn)品性能的技術(shù)難題。吹膜也是同理同效果生產(chǎn)高強(qiáng)度很薄、含纖維很平滑的膜片,現(xiàn)國際都是壓板再切片,不能任意大和平滑的膜片。從此材料的結(jié)構(gòu)和物理特性來分析,注塑產(chǎn)品性能不及擠塑和吹膜產(chǎn)品的性能,因為注塑不能在作用力與反作用力下實現(xiàn)部分直線分子的分子鏈伸直取向生成纖維的,權(quán)威檢測也如此。但它的分子量很大,物理纏結(jié)點就多,注塑產(chǎn)品性能也要好于其他高分子工程塑料,性能檢測報告是國家化學(xué)材料檢測中心用注塑做的試樣。
由于紡絲級超高分子量聚乙烯的分子量很大,又是直線膠體結(jié)構(gòu),有很好的流動性。實現(xiàn)高性能纖維的產(chǎn)業(yè)化和高產(chǎn)量成為現(xiàn)實。只要是直線結(jié)構(gòu),—C—C—化學(xué)鍵能是固定的,它沒有時間和地點不同而不同,只有實現(xiàn)分子鏈取向伸直度地工藝水平不同而強(qiáng)度不同,并且與分子量大小也沒有關(guān)系,分子量大單位橫截面的物理結(jié)點要小于分子量小的物理結(jié)點,而整體纖維的強(qiáng)度就會實現(xiàn)化學(xué)鍵能的最大化。分子量很大就容易實現(xiàn)納米級纖維的產(chǎn)業(yè)化,因為紡絲級超高分子量聚乙烯是很好流動粘稠的膠體,在速度控制下就很容易抽出很細(xì)的初始纖維,再從纖維內(nèi)溫高往下降到這材料熱變形溫度的水溫中,繼續(xù)進(jìn)行讓纏繞的分子鏈伸直取向,然后在作用力與反作用力把分子鏈充分拉直實現(xiàn)高強(qiáng)度纖維。這樣,投資設(shè)備簡單,環(huán)保無污染,高產(chǎn)量、高性能,操作技術(shù)簡便的超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)方法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化了,國際上發(fā)達(dá)國家現(xiàn)在使用的高性能超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)方式是溶劑紡絲法,此方法投資設(shè)備大,技術(shù)難控制,產(chǎn)量低,環(huán)境污染大。已經(jīng)不適用紡絲級超高分子量聚乙烯材料生產(chǎn)纖維的方法了,而是以上介紹的簡便直熔紡絲法,此方法科學(xué)合理,它已經(jīng)實現(xiàn)抽纖拉絲造粒,也和中國紡織研究院已簡單試驗檢測纖維強(qiáng)度了。
普通設(shè)備生產(chǎn)高強(qiáng)度產(chǎn)品加工工藝如下:
1、 由于紡絲級超高分子量聚乙烯雖在熔融下自潤滑流動性好,但是很粘稠的膠體狀物質(zhì),不能通過過濾網(wǎng),在有過濾網(wǎng)的設(shè)備請取出不用。熔點為137.2攝氏度。
2、 擠塑生產(chǎn)是產(chǎn)品最好性能的工藝方法,直接可以用眼可見的長纖維構(gòu)成,溫度為進(jìn)口180攝氏度,中間溫度為220到270攝氏度之間,由于分子量大,傳熱慢,要保證能充分塑化,生產(chǎn)管道和板,棒,出口溫度為150到170攝氏度。
3、 注塑生產(chǎn),此材料不吸水,無須干燥,注塑壓力很小,小壓力設(shè)備注大制品。