产品世界 行业应用
超高分子量聚乙烯异型材近熔点挤出理念和管材挤出技术
2014-05-30 18:35:34

  1、分子量1050 万超高分子量聚乙烯管材制品挤出
UHMWPE 是指一种分子量在1 . 5xl06 以上具有线形结构的聚乙烯材料,极高的分子量和充满无规线团的分子结构使其具有非常优异的综合性能,如:极高的缺口冲击强度、极低的摩擦系数、自润滑性、抗结垢性、输送能耗低、耐磨耗性居塑料之首使其成为耐磨输送管道的理想材料。抗内压能力好,抗应力开裂能力为普通HDPE 的200 倍,XLPE 的4 倍;耐低温性能好,在零下269 ℃ 时仍然具有韧性;耐化学药品性好,在室温下不溶于任何有机溶液,耐多种盐类溶液的腐蚀,除某些强酸在高温下对其有轻微的腐蚀外,在其他的碱液、酸液中不受腐蚀;无毒、无味、卫生性好,被美国FDA 认为是与食品接触安全性的材料。由于在自然光照下其老化寿命长达50 年以上,是目前世界上最好的一种可代替生铁和碳钢的塑料。拥有诸多优良特性的UHMWPE 理应在日用、工业、文体、交通运输、国防机械、纺织、造纸、矿业、农业、化工等领域作为大型防护容器和管道有着最为广泛的应用前景。但是UHMWPE 分子量极高,几乎没有流动性,挤出加工容易产生熔体破裂,目前UHMWPE 制品大部分仍采用柱塞式挤出工艺和压制烧结工艺生产,产品的种类、制造成本和应用领域都受到了很大的限制。采用普通聚乙烯的挤出加工工艺,树脂在螺杆中经历了输送、压实、熔融塑化、凝固定型过程。这种结晶高分子材料,结晶熔化时要吸热,冷却重结晶时又要放热。又因为熔体粘度高,机头挤出压力高达十几MPa ,而机头每升高一个MPa ,熔体温度会上升5 ℃ 。由于挤出速度很慢,熔体蓄热很厉害,导致了树脂“拉链式”的降解,瞬间树脂的分子量就会从数百万下降到几十万。这就是50 年来采用传统聚乙烯加工方法挤出UHMWPE 失败的结症所在。自1957 年UHMW 一PE 问世以来,半个世纪过去了,全世界UHMWPE 树脂总产量不足20 万吨,而通用大品种的聚乙烯树脂虽然产业化时间只比UHMWPE 早20 年,但全球总产量已达6000 多万吨。问题的结症就是UHMWPE 分子量很高,“性能卓越,加工困难”已经成为50 年来一个世界公认的难题。了大量精力[lis ] ,也取得了很好的结果。江苏联冠与中科院化学所开展产学研合作,对UHMWPE 挤出工艺进行了研究,在反复实践的基础上提出了“粉体近熔点挤出成型”理念,并在此基础上,通过配方设计,低温挤压、控制塑化等理念,使物料在进人模具中充分塑化和定型,避开了传统UHMwPE 聚乙烯熔融加工中结晶高分子的重结晶放热、蓄热而导致分子量急剧下降的弊端,设计出了适用于UHMWPE 粉体挤出成型的单螺杆挤出装置,解决了UHMWPE 在挤出成型过程中分子量骤减的世界性难题,开发出了全新UHMWPE 管材、板材挤出技术及设备,管材分子量在250 万以上,板材制品分子量在300 万以上。

2 、近熔点挤出理念
UHMWPE 的诸多优良特性皆取决于它极高的分子量特性,在加工过程中保住了超高制品的分子量,就等于保住了超高的一切优良特性。
碳钢的塑料拥有诸多优良特性的UHMWPE 理应在日用、工业、文体、交通运输、国防机械、纺织、造纸、矿业、农业、化工等领域作为大型防护容器和管道有着最为广泛的应用前景。但是UHMWPE 分子量极高,几乎没有流动性,挤出加工容易产生熔体破裂,目前UHMWPE 制品大部分仍采用柱塞式挤出工艺和压制烧结工艺生产,产品的种类、制造成本和应用领域都受到了很大的限制。采用普通聚乙烯的挤出加工工艺,树脂在螺杆中经历了输送、压实、熔融塑化、凝固定型过程。这种结晶高分子材料,结晶熔化时要吸热,冷却重结晶时又要放热。又因为熔体粘度高,机头挤出压力高达十几MPa ,而机头每升高一个MPa ,熔体温度会上升5 ℃ 。由于挤出速度很慢,熔体蓄热很厉害,导致了树脂“拉链式”的降解,瞬间树脂的分子量就会从数百万下降到几十万。这就是50 年来采用传统聚乙烯加工方法挤出UHMWPE 失败的结症所在。自1957 年UHMW 一PE 问世以来,半个世纪过去了,全世界UHMWPE 树脂总产量不足20 万吨,而通用大品种的聚乙烯树脂虽然产业化时间只比UHMWPE 早20 年,但全球总产量已达6000 多万吨。问题的结症就是UHMWPE 分子量很高,“性能卓越,加工困难”已经成为50 年来一个世界公认的难题。了大量精力[lis ] ,也取得了很好的结果。江苏联冠与中科院化学所开展产学研合作,对UHMWPE 挤出工艺进行了研究,在反复实践的基础上提出了“粉体近熔点挤出成型”理念,并在此基础上,通过配方设计,低温挤压、控制塑化等理念,使物料在进人模具中充分塑化和定型,避开了传统UHMwPE 聚乙烯熔融加工中结晶高分子的重结晶放热、蓄热而导致分子量急剧下降的弊端,设计出了适用于UHMWPE 粉体挤出成型的单螺杆挤出装置,解决了UHMWPE
在挤出成型过程中分子量骤减的世界性难题,开发出了全新UHMWPE 管材、板材挤出技术及设备,管材分子量在250 万以上,板材制品分子量在300 万以上。

3、 分子量1050 万Ti 一c ona 4170 管材研制
TICOna 公司是全球最大的超高分子量聚乙烯原料供应商,在工业界拥有最齐全的UHMWPEE 产品品级,其部分产品如下表4 所示[0 ] o 在Ticona 的产品说明书中注明GUR 4170 是分子量最高的树脂牌号。我们用近熔点挤出技术成功的挤出了分子量920 万的Ticona 4150 和分子量1050 万的4170 管材。与用相同工艺设备挤出的国产分子量380 万
笔者利用近熔点挤出理念,通过特殊的螺杆设计,低温挤出、控制塑化,并巧妙的利用了压力促进塑化的作用,解决了UHMWPE 挤出加工中结晶高分子材料重结晶蓄热而导致分子量急剧降解的难题,这种新的加工方法使UHMWPE 挤出制品的性能

牌号
分子量(百万g / mol )
类别
应用领域
GUR 2122
4 . 5
特殊级别
用子制备填充及多孔材料
GUR 4113
3 . 9
未填充
高抗冲击强度粉料
GUR 4120
50
未填充
最高抗冲击强度粉料
GUR 4130
68
未填充
优良的耐磨耗及抗冲击型粉料
GUR 4150
92
未填充
最耐磨的标准超高粉料
GUR 4152
77
未填充
高耐磨、大粒径粉料
GL 月毛4170
105
未填充
高耐磨、低摩擦系数粉料
GUR 5113
 
特殊级别
注塑级粉料