高強度 板材級 UHMWPE 日本三井化學 145M 注塑級
特性;高強度 耐磨 高剛性
產品信息
產品名稱:UHMWPE(分子聚乙烯)
英文名稱:ultra high molecular weight polyethylene
熔點:130~136℃分子量:150萬以上
品牌:日本三井化學型號:145M
加工級別:其它 注塑 其它
用途:可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯軸節、螺釘等機械零部件。
UHMWPE的成型加工
(一)成型特性
UHMWPE加工時的熔觸粘度高達108Pa·s,流動性極差,其熔體流動指數幾乎為零,所以很難直接進行擠出或注射成型。其主要成型特性如下:
(1)物料熔融時粘度極高,不成粘流態,而是處與高粘彈態。UHMWPE在擠出機中的擠出過程,可以看成是由固體的粉料變成熔融的橡膠狀高粘彈性體的過程;而不像普通高密度聚乙烯那樣,物料因加熱、螺桿轉動對其的剪切以及向前的推力,使其一邊前進一邊混煉,逐步變為料性流體的過程。UHMWPE在常規螺桿擠出機上加工時,很難沿螺槽推進,而是包住螺桿一起旋轉,陷入不能擠出的狀態。
(2)臨界剪切速率低,熔體易破裂。UHMWPE在剪切速率很低(0.01/s)時就可能產生熔體破裂現象;而普通高密度則在剪切速率達100/s時才會出現熔體破裂現象。因此,在UHMWPE進行擠出成犁時,擠出速度不能快,否則會造成熔體破裂,表面出現裂紋。在進行注射成型時,由于出現噴射流狀態而引起氣孔和脫層現象。
(3)UHMWPE的摩擦因數極低,使粉料在進料過程中極易打滑,不易進料。
(4)成型溫度范圍窄,易氧化降解。
由于UHMWPE這些成型特性,使它很難用普通熱塑性塑料加工方法成型,而主要采用類似聚四氟乙烯的粉末壓制燒結成型工藝。自20世紀80年代以來,國外開始研究設計特殊結構的擠出機和注射機,輔之于成型工藝條件的不斷改進和探索,獲得了很大成功,使UHMWPE已能用擠出和注射等方法進行成型加工。
(二)壓制燒結成型
UHMWPE的壓制燒結成型與PTFE的粉術燒結成型基本相似,即將粉末在室溫下加壓,制成有適當密度和強度的壓縮物,然后在規定的溫度下進行燒結而成。表2-7-5示出了美國Hercules公司Hi-Fax和德國Hoechst公司Hostalen部分品級UHMWPE粉末的性能。
壓制燒結法的成型工藝是,先將UHMWPE粒料粉碎至平均粒徑小于300μm左右的粉末,再將粉術置于模具中,加壓至42MPa,在該壓力下保持3min,得到未燒結的坯料。然后在空氣中,以80℃/h的速率升溫,加熱到163℃,保溫4h,再以同樣速率降溫冷卻。如果在氮氣中進行,可將燒結溫度提高到200℃,燒結時間為1.5h。燒結成型的制品,拉仲強度可達28MPa以上,伸長率也可達200%以上。
燒結的密度直接影響制品的性能。增大密度可以得到較高的機械強度(圖2-7-18)。影響燒結密度的直接因素是模壓的壓力。如圖2-7-19所示,在通常情猶下,模壓壓力不得少于40MPa,但超過50MPa,壓力對燒結密度的影響不明顯。通常,模壓壓力控制住40~45MPa左右。在設計制品結構時,還應允分考慮燒結密度、燒結時間等因素對制品尺寸的影響。圖2-7-20為UHMWPE燒結時間與制品尺寸變化率的關系。
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