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    UHMW-PE的特殊加工方法及应用

    来源:peek板材供应商-恒鑫实业    作者 :PEEK板材加工
    UHMW-PE的特殊加工方法及应用,peek板材供应商恒鑫实业
    1. 冻胶纺丝
      (1)发展过程
      以冻胶纺丝—超拉伸技术制备高强度、高模量聚乙烯纤维是20世纪70年代末出现的一种新颖纺丝方法。荷兰DSM公司最早于1979年申请专利,随后美国Allied公司 、日本与荷兰联合建立的Toyobo-DSM公司 、日本Mitsui公司都实现了工业化生产。中国纺织大学化纤所从1985年开始该项目的研究,逐步形成了自己的技术 ,制得了高性能的UHMW-PE纤维。
      (2)纺丝过程
      UHMW-PE冻胶纺丝过程:溶解UHMW-PE于适当的溶剂中 ,制成半稀溶液 ,经喷丝孔挤出 ,然后以空气或水骤冷纺丝溶液,将其凝固成冻胶原丝。在冻胶原丝中 ,几乎所有的溶剂被包含其中 ,因此UHMW-PE大分子链的解缠状态被很好地保持下来 ,而且溶液温度的下降,导致冻胶体中UHMW-PE折叠链片晶的形成 。这样 ,通过超倍热拉伸冻胶原丝可使大分子链充分取向和高度结晶,进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链 ,从而制得高强度、高模量纤维。
      (3)应用
      UHMW-PE纤维是当今世界上第三代特种纤维 ,强度高达30.8 cN/dtex,比强度是化纤中最高的,又具有较好的耐磨、耐冲击、耐腐蚀 、耐光等优良性能。它可直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物 :防弹背心和衣服 、防切割手套等,其中防弹衣的防弹效果优于芳纶纤维。国际上已将UHMW-PE纤维织成不同纤度的绳索 ,取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳等 。UHMW-PE纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等;体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。
    2. 润滑挤出(注射)
      润滑挤出(注射)成型技术是在挤出(注射)物料与模壁之间形成一层润滑层,从而降低物料各点间的剪切速率差异,减小产品的变形,同时能够实现在低温 、低能耗条件下提高高黏度聚合物的挤出(注射)速度 。产生润滑层的方法主要有两种 :自润滑和共润滑。
      (1)自润滑挤出(注射)
      UHMW-PE的自润滑挤出(注射)是在其中添加适量的外部润滑剂 ,以降低聚合物分子与金属模壁间的摩擦与剪切 ,提高物料流动的均匀性及脱模效果和挤出质量。外部润滑剂主要有高级脂肪酸、复合脂、有机硅树脂、石腊及其它低分子量树脂等 。挤出(注射)加工前,首先将润滑剂同其它加工助剂一起混入物料中,生产时,物料中的润滑剂渗出 ,形成润滑层,实现自润滑挤出(注射)。有专利报道:将70份石蜡油、30份UHMW-PE和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅胶)混合造粒 ,在190℃的温度下就可实现顺利挤出(注射)。
      (2)共润滑挤出(注射)
      UHMW-PE的共润滑挤出(注射)有两种情况 ,一是采用缝隙法将润滑剂压入到模具中,使其在模腔内表面和熔融物料间形成润滑层;二是与低粘度树脂共混 ,使其作为产物的一部分。如:生产UHMW-PE薄板时,由定量泵向模腔内输送SH200有机硅油作润滑剂,所得产品外观质量有明显提高,特别是由于挤出变形小,增加了拉伸强度。
    3.辊压成型
      辊压成型是一种固态加工方法,即在UHMW-PE的熔点以下对其施加高压,通过粒子形变 ,有效地将粒子与粒子融合 。主要设备是一带有螺槽的旋转轮和一带有舌槽的弓形滑块,舌槽与螺槽垂直。在加工过程中有效地利用了物料与器壁之间的摩擦力,产生的压力足够使UHMW-PE粒子发生形变 。在机座末端装有加热支台,经过模口挤出物料。如将此项辊压装置与挤压机联用,可使加工过程连续化。
    4.热处理
      把UHMW-PE树脂粉末在140~275℃之间进行1~30 min的短期加热,发现UHMW-PE的某些物理性能大大改善。用热处理过的UHMW-PE粉料压制出的制品和未热处理过的UHMW-PE制品相比较 ,前者具有更好的物理性能和透明性 ,制品表面的光滑程度和低温机械性能大大提高了 。
    5.射频
      崭新的加工方法是射频加工UHMW-PE,它是将UHMW-PE粉末和介电损耗高的炭黑粉末均匀混合在一起,用射频辐照,产生的热可使UHMW-PE粉末表面发生软化,从而使其能在一定压力下固结。用这种方法可在数分钟内模压出很厚的大型部件,其加工效率比UHMW-PE常规模压加工高许多倍。
    6.多孔膜
      将UHMW-PE溶解在挥发溶剂中,连续挤出 ,然后经一个热可逆凝胶/结晶过程,使其成为一种湿润的凝胶膜,蒸除溶剂使膜干燥。由于已形成的骨架结构限制了凝胶的收缩,在干燥过程中产生微孔,经双轴拉伸达到最大空隙率而不破坏完整的多孔结构 。这种材料可用作防水 、通氧织物和耐化学品服装,也可用作超滤/微量过滤膜、复合薄膜和蓄电池隔板等 。与其它方法相比 ,由此法制备的多孔UHMW-PE膜具有最佳的孔径、强度和厚度等综合性能。
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