Permohonan
Dalam urusan ketenteraan: pembuatan perisai badan berdasarkan serat UHMWPE (rompi balistik, rompi kalis peluru) dari pelbagai kelas perlindungan, topi keledar. Semasa membuat fabrik dari serat UHMWPE, kain ini digunakan pada sudut yang berbeza (kain multiaxial dari lapisan UD - UniDirectional unidirectional veneer), yang meningkatkan kekuatan pakej pelbagai lapisan.
- Dalam kejuruteraan mekanikal (mesin kertas, dll.): Pekali geseran produk dan rintangan haus UHMWPE hampir dengan nilai fluoroplastik, dengan kos yang jauh lebih rendah. Bahagian UHMWPE digunakan untuk meterai dalam sistem hidraulik dan pneumatik dan unit geseran kering.
- Dalam kejuruteraan elektrik: penebat, penebat kabel, dll.
- Dalam pengangkutan, pembinaan kapal: Panel UHMWPE dilapisi dengan jalan masuk galangan kapal. Tali dan tali digunakan untuk alat penarik, tambatan dan penambat pada kapal: pada masa yang sama, kekuatan dan ketahanan aus tali sedemikian per unit jisim lebih tinggi daripada beberapa gred keluli, sifatnya tidak berubah ketika basah, tali seperti itu jangan tenggelam dalam air dan tidak memerlukan pelinciran ... Terutama yang terkenal ialah kabel yang diperbuat daripada gentian UHMWPE "Dyneima" ("DSM", Belanda), "Spectra" ("Honiwell", Amerika Syarikat).
- Dalam sukan: perlindungan anti-ketukan dalam pagar, garis payung terjun, tali pancing, kabel untuk pendakian gunung, dalam pembuatan ski dan papan salji (dalam kombinasi dengan serat karbon, peningkatan kekuatan dan fleksibiliti), es sintetik (meliputi untuk sukan ais: hoki, keriting) ...
- Dalam perubatan untuk pembentukan endoprostheses sendi (pinggul, lutut, vertebra). Di sini, UHMWPE "dijahit" digunakan terutamanya.
- Sebatian berdasarkan butiran UHMWPE, UHMWPE. Komposisi ini dimaksudkan untuk digunakan dalam mesin termoplastik sebagai polimer atau bahan tambahan utama yang meningkatkan ketahanan aus, ketahanan retak, ketahanan patah, kebolehpercayaan suhu rendah, ketahanan kimia. Butiran UHMWPE: kepingan, piring, piring, filem, paip, sarung untuk produk kabel, profil.
- Paip UHMWPE. Ini adalah sistem saluran paip tahan haus untuk operasi khusus bahan pelelas yang bergerak: mineral, arang batu, makanan, sisa; saluran paip sisa kilang, penggantungan, pasta, dan lain-lain, aliran teknologi.
- Kain UHMWPE juga digunakan untuk pembuatan sarung tangan tahan kecederaan dalam sukan, perubatan, dan industri (sarung tangan tahan potong, sarung tangan tahan pakai).
Kelebihan dan kekurangan
Bahan tersebut mempunyai sejumlah kelebihan yang ketara. Kelebihan utama adalah seperti berikut:
- ketahanan yang sangat baik untuk memakai dan lelasan mekanikal; polimer berketumpatan tinggi mempunyai ketahanan hentaman yang tinggi;
- ketahanan terhadap keretakan, cip dan jenis ubah bentuk lain;
- rintangan terhadap turun naik suhu, kerana bahan tersebut dibiarkan beroperasi baik pada penunjuk suhu tinggi dan minimum;
- ketahanan terhadap kelembapan dan bahan agresif (kecuali oksidan); ciri ini dicapai kerana ketiadaan amida, ester atau kumpulan hidroksil dalam bahan, yang terdedah kepada bahan kimia yang agresif;
- rintangan terhadap sinaran suria;
- sifat kebersihan yang tinggi - bahan tersebut tidak mudah diserang oleh mikroorganisma patogen; kulat dan acuan tidak terbentuk di atasnya;
- keupayaan penebat elektrik dan dielektrik yang baik;
- Polietilena PE-500 mempunyai kebolehkimpalan yang sangat baik;
- rintangan sinaran.
Polietilena dengan berat molekul tinggi agak baru.Ia dihasilkan oleh 2 perusahaan domestik (Tomskneftekhim dan Kazanorgsintez). Teknologi pembuatan adalah kompleks dan mahal, yang mempengaruhi kos produk siap.
Kaedah pemprosesan
Polietilena dengan berat molekul tinggi dihasilkan mengikut piawaian yang sesuai dengan GOST 16338-85. Pengeluarannya menggunakan kaedah sintesis etilena di bawah pengaruh pemangkin logam. Pada masa ini, terdapat beberapa kaedah pemprosesan polimer yang diketahui.
Sintering dan penekanan panas
Terima kasih kepada kaedah ini, polietilena monolitik format besar, plat dan silinder diperolehi. Dalam proses pemesinan lebih lanjut, jalur yang dipancangkan dan pelbagai mekanisme untuk peralatan diperoleh dari mereka. Teknologi pengeluaran menyiratkan penekanan sejuk serbuk polimer ke dalam kosong dan penyerapan berikutnya pada suhu +200 darjah. Sebagai hasil rawatan haba, produk separuh siap diperoleh - monolit, pinggan dan blok.
Penyemperitan pelocok
Proses pengeluaran terdiri daripada mencairkan bahan baku pada suhu tinggi menjadi jisim getah homogen. Daripadanya, menggunakan unit khas dengan muncung, batang, paip atau pita pelbagai panjang diperah keluar.
Gel berputar
Teknologi pembuatan merangkumi beberapa peringkat: melarutkan bahan baku dalam minyak parafin dan memaksa jisim yang dihasilkan melalui lubang nipis ke dalam air. Akibatnya, benang diperoleh, yang kemudian ditembakkan dalam peralatan tungku dengan serat menarik serentak dan penyingkiran bahan pelarut. Apabila diproses dengan pemintalan gel, serat yang sangat kuat diperolehi.
Hartanah
Oleh kerana struktur molekul, UHMWPE adalah bahan termoplastik dengan titik lebur yang relatif rendah (135-190 ° C); oleh itu, tidak disyorkan untuk mengoperasikan produk UHMWPE pada suhu melebihi 80-100 ° C. Apabila dipanaskan di atas titik lebur, UHMWPE tidak masuk ke dalam keadaan mengalir likat, tetapi hanya menjadi yang sangat plastik. Permukaan produk UHMWPE licin disentuh.
UHMWPE mempunyai penyerapan air yang sangat rendah untuk sebatian polimer organik, dalam lingkungan 0,01-0,05%, yang disebabkan oleh ketiadaan kumpulan polar (ester, amide, hidroksil kumpulan) dalam molekul UHMWPE. Oleh itu, sifat UHMWPE tidak berubah apabila terkena air (untuk perbandingan, dalam Kevlar, kekuatan ketika basah dikurangkan sebanyak 2 kali kerana pelanggaran ikatan hidrogen lemah kumpulan amida, ketika pengeringan, kekuatannya tidak dipulihkan sepenuhnya ). UHMWPE juga tahan terhadap kebanyakan asid dan alkali, sinaran UV dan gamma dan mikroorganisma.
Berat tentu UHMWPE murni adalah kira-kira 0,93-0,94, g / cm³ dengan bahan tambahan - 0,95 g / cm³. Nisbah kekuatan tegangan dan berat UHMWPE adalah 40% lebih tinggi daripada sebatian aramid seperti Kevlar. Dengan adanya beban statik jangka panjang yang bertindak pada ketegangan, UHMWPE berubah bentuk semasa terdapat tekanan mekanikal (sifat ini disebut merayap).
UHMWPE mempunyai modulus keanjalan yang cukup tinggi dalam lenturan - kira-kira 1 GPa dan tegangan tegangan pecah atau lenturan 20-40 MPa (~ 4 kgf / mm²), sehingga menjadi lebih rendah dalam memecahkan tekanan berbanding dengan karbon rendah rendah aloi tinggi terbaik - keluli murni sebanyak 50-100 kali, dan modulus keanjalan - 200 kali (contohnya, keluli alat 4X5MFS setelah perlakuan termomekanik suhu rendah atau pembentuk a mengalami tekanan fraktur σb≈250 kgf / mm² dan titik hasil σ0,2≈180-230 kgf / mm²). Walau bagaimanapun, kerana ketumpatan rendah, 8-8.5 kali lebih rendah daripada keluli, dan kekuatan keletihan tinggi (daya tahan), produk UHMWPE dapat bersaing dalam kekuatan / berat mati dengan produk yang diperbuat daripada keluli struktur kekuatan rendah dan bahkan melampaui mereka.
Sifat utama UHMWPE, yang menentukan penggunaannya, adalah rintangan haus yang sangat tinggi, pekali geseran rendah dan ketahanan patah tinggi (kebolehpercayaan suhu rendah). Jadi, dari segi ketahanan haus, UHMWPE mengatasi Teflons dan juga keluli karbon dari segi ketahanan aus pada suhu operasi yang boleh diterima dan beberapa pelelas. Pekali geseran UHMWPE (pada keluli) adalah kira-kira 0.1. Pekali kekuatan impak - 170 kJ / m2 (dengan takik - hingga 80 kJ / m2), suhu operasi - dari minus 150 ° С atau bahkan minus 260 ° С (menurut sumber lain - dari minus 80 ° С) hingga plus 80 -90 ° DENGAN.
Apa ini?
Bahan ini tergolong dalam salah satu jenis etilena polimerisasi plastik. Keistimewaannya adalah ikatan molekul linier memanjang yang berorientasi pada arah yang sama. Litar sedemikian dibezakan oleh persepsi dan pemindahan beban yang lebih baik.
Dalam penampilan, polietilena berat molekul tinggi menyerupai plastik. Ia padat, tidak berbau, dan tidak mengandungi bahan toksik. Bahan dihasilkan oleh sintesis pemangkin etilena dan metallosen di loji bertekanan rendah. Pada peringkat pengeluaran, warna ditambahkan ke bahan mentah untuk memberikan warna etilena yang dipolimerisasi.
Pengilang juga menghasilkan polimer berat molekul ultra tinggi (berat molekul ultra tinggi) dengan berat molekul lebih daripada 10,000,000 unit. (PE-1000). Dari segi ciri kekuatan, beberapa kali lebih unggul daripada beberapa gred karbon dan keluli tahan karat.
Sifat dan ciri material
Polietilena berkekuatan tinggi mempunyai rantai molekul panjang yang hampir selari antara satu sama lain. Ciri struktur ini memberikan petunjuk kekuatan tinggi. Walau bagaimanapun, ikatan lemah timbul di antara beberapa molekul, sebab itulah bahan tersebut tidak boleh disebut tahan panas. Suhu operasi hingga + 100 ° С. Dengan peningkatan penunjuk suhu hingga +140 darjah, polimer mencair dan berubah menjadi jisim likat.
Polimer PE-1000 mempunyai ciri teknikal berikut:
- penyerapan air - 0,01-0,05%;
- graviti tentu - 0,93-0,94 g / cm³;
- modulus lenturan - tidak lebih daripada 1 GPa;
- pekali geseran adalah kira-kira 0.1;
- pekali kekuatan hentaman - 160-170 kJ / m²;
- pemanjangan lenturan - 8-10%;
- rintangan permukaan - 1014 ohm.
Permohonan
Oleh kerana sifatnya yang unik, polietilena berat molekul tinggi digunakan dalam pelbagai bidang. Ia sering digunakan sebagai analog, menggantikan pelbagai logam bukan ferus, keluli aloi tinggi dan bahan lain.
Dalam bidang perubatan
Polimer ultra kuat telah digunakan untuk pembuatan implan sejak tahun 1962. Hari ini, ia digunakan untuk membuat prostesis untuk sendi pinggul dalam pembedahan dan implan gigi di pergigian. Bahan tersebut digunakan untuk membuat pelbagai produk ortopedik.
Dalam industri kimia, makanan dan ringan
Bahan ini digunakan untuk pembuatan peralatan dan komponen untuk pengeluaran makanan, bekas untuk penyimpanan dan pengangkutan bahan kimia agresif, botol untuk kosmetik, tong, tangki.
Dalam industri ketenteraan
Serat polimer yang kuat digunakan untuk membuat peralatan pelindung diri untuk anggota keselamatan. Khususnya, rompi dan topi keledar kalis peluru dibuat daripadanya. Perisai yang dihasilkan ringan, tetapi pada saat yang sama melindungi dengan tepat dari luka peluru. Dan juga dengan bantuan polimer ini, peralatan khas berperisai.
Dalam kejuruteraan mekanikal
Polietilena berkekuatan tinggi digunakan untuk pembuatan alat ganti yang beroperasi di persekitaran hidraulik atau minyak. Ia digunakan untuk menghasilkan bantalan, bushings, bushing, gear - bahagian yang mengalami lelasan mekanikal tahap tinggi. Alat ganti untuk pemasangan pneumatik dengan peningkatan tekanan kerja diperbuat daripada polimer tugas berat PE-1000.
Barang dan peralatan sukan
Bahan ini digunakan dalam pembuatan pakaian pagar, seragam pendakian gunung, ski, papan salji.
Banyak barangan pengguna dibuat dari polimer berkekuatan tinggi. Ini termasuk produk untuk kelengkapan florikultur dan bilik mandi, barang-barang rumah tangga dan peralatan kebun. Ini digunakan untuk pembuatan perabot, mainan anak-anak, tandas bergerak, dan peralatan untuk mengatur taman permainan anak-anak.
Anda boleh mengetahui lebih banyak maklumat berguna mengenai polietilena dengan berat molekul tinggi dari video.