超高分子量聚乙烯管材的应用与市场前景

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1、超高分子量聚乙烯管材的应用与市场前景何继敏薛平何亚东(北京休工大学塑料机械及塑料工程研究所,100029)摘要介绍了超高分子量聚乙烯管材单螺杆挤出加工技术的现状及应用领域.并对其市场前景进行了分析尖键词超高分子量聚乙烯管材单螺杆挤出机1前言聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和ABS等塑料管材由于重量轻、耐腐蚀、绝缘性好、内壁不结垢、流动阻力小、施工方便等优点，已广泛应庄于住宅建设、市政工程、农业等国民经济各个领域,而超高分子量聚乙烯(UHMW2PE)管材，贝!以其耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、吸收冲击能等优异的综合性能，在国民经济诸多领域展露新姿。本文将对UHMW2PE的性能、加工UHMW2PE管材的应

2、用领域和市场前景进任论述。2性能及加工普通聚乙烯的分子量通亨在2230万之间而UHMW2PE由于分子量高达150万以上而具有普通聚乙烯和其它工程塑料所无可比扌C的优异性能11:(1)耐磨性居塑料之冠，比尼龙66和聚匹氟乙烯高4倍，比碳钢高5倍；(2)冲击强度列塑料之首，为聚碳酸酯的2倍,ABS的5倍，且能在液氮温度(-196。0下保持高韧性；(3)自润滑性与聚四氟乙烯相当，摩擦系数仅为0107-0111;(4)冲击能吸收值在所有塑料中最高，消音效果很好；(5)化学稳定性很高，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质及有机溶剂介质的作用；(6)优良的耐低温性，在液氨温度(-269。0下仍具延展性

3、；(7)抗粘附能力极强,仅次于聚四氟乙烯；(8)完全卫生无毒，可用于接触食品和药物方面产品；(9)密度在所有工程塑料中最小，比聚四氟乙烯轻56%，比聚碳酸酯轻22%;由于以上优异的综合性能,UHMW2PE被称为〃令人惊异的塑料“，已逐步应用于纺织、造纸、包装、运输、机械、化工、采矿、石油、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育及制冷技术等众多领域】1。尿而由于UHMW2PE粘度极高、摩擦系数和临界剪切速率极低，其成型加工非常困难。长期以来只能采用类似加工聚四氟乙烯的压制烧结和柱塞推压成型方法生产制品，即便在日本、美国、德国等发达国家，这两种方法至今仍占80%-95%以上我国UHMW2PE制品生产及

4、应用则以压制烧结板材为主•虽已出现柱塞推压法生产的管材、但由于是间歇往复式•生产效率仍然有限。北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所在国内外有关厂家成果和本所多年专门研究螺杆挤出设备经验的基础上，于1994年底成功地研制出UHMW2PE专用单螺杆挤出机（D二45,L/D=25），进行了系统的实验及理论研究,挤出直径25mm的圆棒，产量可达11-18kg/Hr,并尝试挤出了小管、片材及丝条。在此基础上，于1995年申请并承担了了中国石化总公司项目：''超高分子量聚乙烯单螺杆挤出机及制品幵发研究“。与塑料机械制造厂相结合J996年完成了工业化UHMW2PE管材生产线的制造并初步试车，经反复完善，于1

5、997年5月成功地连续挤出管材制品。该生产线由UHMW2PE专用单螺杆挤出机（D=65,L/D=25,P=22kW）、成型管机头、冷却定型装置、牵引机、切割机装置及堆放装置组成。在合理的配方和工艺条件下成功地挤出表面光滑、性能优异的UHMW2PE管材（外径110mm，壁厚6mm;UHMW2PE树脂：北京助剂~rM2，分子量250~300万），转速为16~30rpm时，产量达到20~40kg/Hr。整个生产过程在长时间内一直保持稳定，可连续24小时正常运转。目前已开始进行软硬件全套技术的转让。2管材应用领域UHMW2PE管材由于具有极其优良的耐磨性、耐冲击性、自润滑性、耐腐蚀性、抗粘附性、耐低温

6、性等综合性能•因此特别适合于要序耐磨、耐腐蚀的场合，根据笔者的初步分析叵广泛应用于粮食加工、煤炭、矿山、冶金、热电，甚至石油、天然气等行业取代金属管道或其它塑料管道以输送各种固体粉粒、液体、固液混w物等。211粮食加工行业UHMW2PE管材由于极高的耐磨性、自润滑性和优良的卫生性，在粮食加工行业,可广泛用于小麦、而粉、大米、谷物等粉状或颗粒状固体输送。过去•粮食加工厂采用钢管风送粮食，带来钢管磨损,每年要消耗大量钢材•而且粉尘污染环境,并有粉尘爆炸的危险。在UHMW2PE管材挤出技术出现之前，北京面粉二厂曾采用UHMW2PE片材卷成管做钢管内衬，耐磨性提高了7~10倍，改善了环境，减少了噪音

7、，而且由于UHMW2PE具有不产生静电火花等特点,从而避免了爆炸危险，深受粮食加工行业的欢迎

8、'o同样,UHMW2PE管材也适合于采盐业食盐的输送及制糖业砂糖的输送。212煤炭采矿业UHMW2PE管可应用于煤炭采选业，铁矿、铭矿等黑色金属矿和铜矿、金矿、铅矿、钩矿、铝矿等有色金属矿采选及石墨矿、石灰石矿、铝土矿、石膏矿等非金属采选。目前UHMW2PE管材已在个别金矿的输送中得到初步应用，并取得良好