关于博瑞华超高分子量聚乙烯管的生产技术和生产装备

UHMWPE通常指粘均相对分子质量超过150万的线型聚乙烯，综合性能非常优异，主要特性为：高耐磨性、高抗冲性、自润滑性、冲击能吸收性、化学稳定性高、高抗粘附性等，被称为“令人惊异的塑料”而受到重视。但由于树脂粘度极高，临界剪切速率很低，熔融体表现为高弹态特性牞用传统的塑料成型加工方法与传统设备根本无法进行加工。长期以来，受限于生产效率极低的间歇式压制烧结和往复式柱塞挤出成型制品，效率低、能耗高、产品种类单一，使得我国生产的UHMWPE原料不得不廉价出口。提高其加工技术水平，使其得到更加广泛应用一直是化工领域世界各国攻坚的难题。 博瑞华公司针对UHMWPE的特性，通过加工设备进行特殊设计，同时对UHMWPE物料进行改性，使其既能够具有一定的加工性，又保持其原有的优异的性能，超高分子量聚乙烯管的生产技术和生产装备如下： 1.针对UHMWPE物料的相对分子质量及其分布范围，改善其熔融特性和可加工性;同时不能降低UHMWPE本身所具有的优良特性，不大幅增加原材料的成本。在此基础上开发出了适合UHMWPE单螺杆连续挤出的专用配方。经测试，UHMW-PE挤出制品与原树脂的各项力学性能指标基本相当; 2.根据UHMWPE原材料的成型特性设计出了专用单螺杆挤出系统：包括强制加料系统、大推力防抱轴螺杆系统、高效冷却及定型系统等，成功实现了连续、稳定、高效的挤出生产，能够生产传统加工工艺方法无法生产的超高分子量聚乙烯管、棒材产品; 3.通过试验和机头理论计算，设计出特殊结构的专用管材模具，解决了物料粘附模具表面，在模具中能较好的形成滑流流动状态; 4.由于采用设备与加工工艺相结合的方式，降低了配方中流动改性的要求，不仅原料组分价格低廉，而且无需专门对原料进行造粒即可直接挤出，从而可得到优良外观和内在性能良好的本色超高分子量聚乙烯管。

超高分子量聚乙烯uhmwpe制品行业的应用

1.超高分子量聚乙烯管道、板材的加工应用 早期的超高分子量聚乙烯管加工主要采用模压烧结法，将模具装料加压后，加热塑化，冷却后取出制品。此工艺中关键是控制好压力、温度和时间。压力小，制品质地不密实，物理力学性能差;烧结温度和时间以制品变为透明状为宜。由于超高分子量聚乙烯熔体黏度大，没有流动性，故不能用普通注塑机或挤出机进行成型加工，因此主要从加工设备和原辅助料配方两方面进行研究改进。北京研究所采用专用单螺杆挤出机，机筒为组合式机筒和大推力螺杆，该装置可克服高黏度所引起的熔体阻力，并能有效减少物料打滑，从而保障了加工过程的稳定性，还能避免物料发热降解。还有，现在的有些成型包括将液晶高分子与超高分子量聚乙烯混合后采用螺杆挤出机进行挤出，不仅简化了工艺流程，生产的管材力学性能也有了显著提高。超高分子量聚乙烯管广泛用于交通运输、农业采矿、化工机械、体育等领域。 2.超高分子量聚乙烯医用制品的加工及应用 超高分子量聚乙烯具有优异的生化性能，使用超高分子量聚乙烯制备的医用材料除了满足良好的生物相容性外，还具有优异的力学性能，其主要应用于人体骨骼代用品、输血泵、组织架等，其中以人体骨骼代用品为广泛，加工技术以压制—烧结为主，即将平均分子量大于100万的超高分子量聚乙烯粉末经压制成型后在压力1—2MPa下进行烧结，该产品可直接用于人体骨骼代用品。在膝关节中，超高分子量聚乙烯主要作为衬垫材料，承载上下骨直接的摩擦与运动。在骨关节中，超高分子量聚乙烯主要作为髋臼部件，在髋臼的凹处作为金属、陶瓷等材料制作的股骨头旋转、往复运动的活动空间。目前的研究重点以提高其耐磨特性、减少磨损带来的溶骨作用和关节松脱为主。影响超高分子量聚乙烯医用材料磨损的因素主要有年龄、性别、所代替关节、灭菌方法、运动情况等。 3.超高分子量聚乙烯机械部件的加工及应用 由于超高分子量聚乙烯具有优异的耐冲击性，耐磨损性和卫生无毒性，常广泛用于各种机械的工程部件。在粉体食品等糖果品的包装管路上采用超高分子量聚乙烯，使管路具有了优异的滑动特性和耐久性能，超高分子量聚乙烯机械部件的加工技术主要有基础加工和注塑加工两种。挤出加工生产的制品应用广泛，但不足之处是产量较低。以前，由于超高分子量聚乙烯的熔融性较差，注射成型加工技术被认为是非理想加工技术，近几年随着加工技术的进展，该技术已有飞跃发展，北京塑料研究所将现有的注塑设备改造，在注塑压力8.5MPa、冷却时间10s的条件下成功将超高分子量聚乙烯注射成型了托辊、轴套等机械制品。