超高分子量聚乙烯原料的特性

UHMWPE是英文UltraHighMolecularWeightPolyethylene（超高分子量聚乙烯）的缩写。这是现有的优质的可应用于恶劣工作环境及多种用途的聚乙烯，在许多高难度的应用条件下适用性非常好。 UHMWPE特点为：极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性，耐热性优于一般PE，缺点是耐热性（热变形温度）低、加工成型性差，外表面硬度，刚性，耐蠕变性不如一般工程塑料，膨胀系数偏大。 　UHMWPE流动性差，熔融状态下粘度极高，是呈橡胶状的高粘弹性体，早期仅能用压制和烧结方法成型，目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。UHMWPE可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料用于纺织、造纸、食品机械、运输、医疗、煤矿、化工等部门。如纺织工业上技梭器、打梭棒、齿轮、联结、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后果等耐冲击磨损零件。造纸工业上做箱盖板、刮水板、压密部件、接头、传动机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等；运输工业上做粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。 超高分子量聚乙烯（UltraHighMolecularWeightPolyethylene）因其所具有的优越性能，目前已在国民工业的各个部门得到了广泛应用。UHMW-PE已在纺织、造纸、包装、运输、机械、化工、采矿、石油、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到广泛应用，并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。 超高分子量是这种聚合物与众不同的特质，其具有3至6百万的分子量，而高密度聚乙烯树脂只有30万至50万。这种差别是保证超高分子量聚乙烯具备足够的强度，以达到其他低等聚合产品所不可能具备的耐磨损和抗冲击能力。 超高分子量聚乙烯的超高分子量的含义是它不会融化并向液体一样流动，因而加工方法由粉末金属技术衍生。传统的塑料加工技术，比如注塑成型、吹塑和热定型，无法应用于超高分子量聚乙烯。挤压成型是应用于这种树脂常见的加工工艺，这样生产出来的产品韧性更强。 超高分子量PE超高分子量聚乙烯（密度大于0.940克/立方厘米，即大于0.0338磅/立方英寸，分子量大于300万）。超高分子量聚乙烯是指分子量在300万以上的线性结构聚乙烯，是综合性能好的工程塑料，其耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、吸收冲击能—这五个性能是现有塑料中好的。 超高分子量聚乙烯有着广博的性能，其产品以粉末和粒子形态供应。产品的多规格和多样化使超高分子量聚乙烯广泛地应用在各种领域中。

大口径超高分子量聚乙烯压力增强管道发展的意义

大直径无压力塑料管发展初期都是没有增强的全塑料缠绕熔接结构壁管。用缠绕熔接成型方法不难制造出直径大到3000mm的无压力塑料管，但由于塑料的弹性模量较低，为了达到埋地铺设所必须的环刚度不得不采用具有很大惯性矩结构壁，造成过大的材料消耗和成本。为了避免成本过高常常不得不采用较低的环刚度或采用家填充剂的原材料，结果造成质量不可靠。因此不少国家先后开发了把金属与塑料复合的大直径无压塑料管。利用钢的高弹性模量（是聚乙烯的200多倍）比较容易地达到环刚度，大幅度地减少了材料消耗和成本。目前在我国大直径无压塑料管市场上钢带增强聚乙烯波纹管已经成为主流产品。 是否可以吸收大直径无压塑料管的经验突破发展大直径塑料压力管的难点呢？本文提出以下分析供讨论。 1采用缠绕熔接工艺制造大直径塑料压力管的可行性 众所周知，采用缠绕熔接成型制造大直径无压塑料管已经普及。实践知名按照标准制造的缠绕熔接结构壁管应用于埋地排水管等无内压领域是可靠的。不同的是，采用缠绕熔接成型制造大直径塑料压力管刚起步，目前国际中只有少量产品进入市场。原因在压力管管壁要承受较高的压力，对于熔接的强度有更高的要求，而且大直径塑料压力管通常应用于干管，一旦破坏后果严重，所以各国都很谨慎。关键的问题是采用缠绕熔接能不能达到压力管要求的强度。 虽然现在还缺乏大量和长期使用缠绕熔接大直径压力塑料管的测试数据和实际经验，但是从理论上分析，如果熔接的条件合适，塑料熔接的强度可能达到等同塑料本体的强度。 在直接挤出成型塑料实壁管时，在挤出机头中都有一个塑料熔体留在支架处被分成几股，流过支架后再熔合。如果熔接不佳就会成型容易破坏的熔接缝，反之熔接良好熔接处就可以达到同等强度。 超高分子量聚乙烯管的对接熔焊也是一个熔接的过程。众所周知，按照标准规范完成的对接熔焊接头处地强度可以达到和管材本体相同的强度。这也证明采用缠绕熔接成型压力管壁是可行的，关键是熔接的条件（温度，压力，时间等）必须合适。 理论的分析需要时间来证明。国际上进入市场的缠绕熔接压力管还不多，但是已经证明采用缠绕熔接成型制造塑料压力管是有可能的。 2 采用增强减少大直径塑料压力管消耗和成本的可能性 如前所述，发展大直径塑料压力管的难点之一是消耗的成本问题。很明显，解决的方法是增强。在较小直径的高压管道领域增强热塑性塑料管已经有大量成功的经验（虽然这些管道的塑料层没有采用缠绕熔接成型）。例如：建筑内冷水热水用的铝塑复合管，石油开采和天然气长途输送用的各种增强热塑性塑料管RTP，深海石油开采用的多层缠绕管…都是通过在管道结构中结合增强材料来提高和保证耐压等性能。实际上在高压管道领域根本没有可能采用不增强的塑料管。 增强的材料有很多种，通常采用的是和塑料本体不同的高强度材料，包括金属复合层（铝，钢），金属带或丝，合成纤维，玻璃纤维，碳纤维…等。近年来还开发出采用“同质增强”，即采用经过拉伸取向的塑料带增强。目前的产品用拉伸取向的聚乙烯。因为三层的原材料都是聚乙烯所以可以和超高分子量聚乙烯管一样熔接而且容易回收再循环利用，所以又称为“可循环利用的增强”。 由于增强的塑料管起步晚于不增强的塑料管，对于发展增强的可行性和必要性一直有些争议。发展到今天应该可以确认增强不仅是可行的而且在有些领域是必要的，但是增强的方法必须科学合理。通常把一种管道有没有国际标准作为技术是否成熟的标志，近年国际标准组织不仅相继发布了铝塑复合管，增强热塑性塑料管RTP等ISO标准，并且已经在起草下文中介绍的玻纤增强聚乙烯大直径压力管的ISO标准，可以看到国际上对于发展增强塑料管是认可和支持的。 3国内外开发缠绕熔接增强大直径塑料压力管的探索动向 国际上发展缠绕熔接增强大直径塑料压力管比较晚也比较慢，但是探索一直在进行。根据目前了解的信息已经有产品进入市场的是德国KRAH（克拉）公司开发的PE-GF大直径压力管。 KRAH公司早期是制造缠绕熔接成型结构壁管生产线的，这种生产线在2000年就被引进中国，生产的埋地排水管通常被称为“克拉管”类似的缠绕熔接成型，增强材料时玻纤。产品是三层结构，内外曾说hi标准的PE100，中间层是混合玻纤（短纤维）的玻纤增强聚乙烯PE-GF。 国内近年也有企业在开发增强大直径塑料压力管。各企业采用的技术方案不同，研究的材料也不同，例如东莞东方管业有限公司利用其在超高分子量聚乙烯800mm口径管材挤出行业的 地位，率先进入开发增强大直径超高分子量聚乙烯压力管的实验中。 4对开发大直径塑料压力管的建议 相信大直径塑料压力管不仅有广阔前景，而且国内具有自主创新开发的条件，通常以下建议仅供参考：1）建议国内塑料行业顺应环境保护的大趋势抢先开发大直径塑料压力管。 2） 建议探索采用缠绕熔接型和增强的技术路线开发大直径塑料压力管，与发展挤出成型大直径塑料压力管互补。 3） 建议优先考虑采用国内条件比较成熟的钢塑增强法。 4） 建议特比注意大直径塑料压力管连接的方便性。 5） 建议 的超高分子量聚乙烯管生产企业和设备制造企业密切合作开发。