Primjena
U vojnim poslovima: izrada pancira na bazi UHMWPE vlakana (balistički prsluci, pancirke) različitih klasa zaštite, kacige. U proizvodnji tkanina od UHMWPE vlakana primjenjuju se pod različitim kutovima (višeosna tkanina iz slojeva jednosmjernog UD furnira - UniDirectional), što povećava čvrstoću višeslojnog pakiranja.
- U strojarstvu (strojevi za papir, itd.): Koeficijent trenja proizvoda i otpornost na trošenje UHMWPE -a blizu je fluoroplastike, uz znatno nižu cijenu. Dijelovi UHMWPE koriste se za brtvljenje u hidrauličkim i pneumatskim sustavima te u suhim jedinicama trenja.
- U elektrotehnici: izolatori, izolacija kabela itd.
- U transportu, brodogradnji: UHMWPE ploče obložene su brodogradilišnim navozima. Užad i užad koriste se za vuču, sidrenje i sidrenje na brodovima: u isto vrijeme, čvrstoća i otpornost na habanje takvih užadi po jedinici mase veća je nego kod nekih vrsta čelika, njihova se svojstva ne mijenjaju kad su mokra, takva užad ne tone u vodu i ne treba podmazivanje ... Posebno su poznati kabeli od UHMWPE vlakana "Dyneima" ("DSM", Nizozemska), "Spectra" ("Honiwell", SAD).
- U sportu: zaštita od udarca u mačevanju, padobranske vrpce, ribarske niti, užad za planinarenje, u proizvodnji skija i snowboarda (u kombinaciji s ugljičnim vlaknima, povećavajući snagu i fleksibilnost), sintetički led (pokrivanje za sportove na ledu: hokej, curling) ...
- U medicini za stvaranje endoproteza zglobova (kuka, koljena, kralježaka). Ovdje se uglavnom koristi "prošiveni" UHMWPE.
- Spoj na bazi UHMWPE, UHMWPE granula. Sastav je namijenjen uporabi u strojevima za termoplastiku kao glavni polimer ili aditiv koji povećava otpornost na trošenje, otpornost na pucanje, žilavost pri lomu, pouzdanost na niskim temperaturama i kemijsku otpornost. UHMWPE granule: limovi, ploče, ploče, film, cijev, omotač za kabelske proizvode, profil.
- UHMWPE cijev. To su cjevovodni sustavi otporni na habanje za posebne operacije premještanja abrazivnih materijala: minerala, ugljena, sirovina, otpada; unutar postrojenja cjevovodi otpada, suspenzije, paste itd., tehnološki tokovi.
- UHMWPE tkanine također se koriste za proizvodnju rukavica otpornih na ozljede u sportu, medicini i industriji (rukavice otporne na rezanje, rukavice otporne na habanje).
Prednosti i nedostatci
Materijal ima niz značajnih prednosti. Glavne prednosti su sljedeće:
- izvrsna otpornost na habanje i mehaničko habanje; polimer velike gustoće ima visoku otpornost na udarce;
- otpornost na pukotine, strugotine i druge vrste deformacija;
- otpornost na temperaturne fluktuacije, zbog čega je materijal dopušten za rad i pri previsokim i pri minimalnim temperaturnim pokazateljima;
- otpornost na vlagu i agresivne tvari (osim oksidanata); ovo svojstvo postiže se zbog odsutnosti amida, estera ili hidroksilnih skupina u materijalu, koji su osjetljivi na kemijski agresivne tvari;
- otpornost na sunčevo zračenje;
- visoka higijenska svojstva - materijal nije osjetljiv na napade patogenih mikroorganizama; na njemu se ne stvaraju gljivice i plijesan;
- dobra električna izolacija i dielektrična sposobnost;
- PE-500 polietilen ima izvrsnu zavarivost;
- otpornost na zračenje.
Polietilen visoke molekularne težine relativno je nov.Proizvode ga 2 domaća poduzeća (Tomskneftekhim i Kazanorgsintez). Tehnologija proizvodnje složena je i skupa, što utječe na cijenu gotovog proizvoda.
Metode obrade
Polietilen visoke molekularne težine proizveden je prema standardima koji odgovaraju GOST 16338-85. U proizvodnji se koristi metoda sinteze etilena pod utjecajem metalocenskih katalizatora. Trenutno postoji nekoliko poznatih metoda prerade polimera.
Sinteriranje i vruće prešanje
Zahvaljujući tim metodama dobivaju se monolitni polietilen velikog formata, ploče i cilindri. U procesu daljnje obrade iz njih se dobivaju blanjane trake i različiti mehanizmi za opremu. Tehnologija proizvodnje podrazumijeva hladno prešanje polimernog praha u slijepe površine i njihovo naknadno sinteriranje na temperaturi od +200 stupnjeva. Kao rezultat toplinske obrade dobivaju se poluproizvodi - monoliti, ploče i blokovi.
Ekstrudiranje klipom
Proces proizvodnje sastoji se u topljenju sirovine na visokim temperaturama do homogene gumene mase. Iz nje se pomoću posebnih jedinica s mlaznicama istiskuju šipke, cijevi ili trake različitih duljina.
Predenje gela
Tehnologija proizvodnje uključuje nekoliko faza: otapanje sirovine u parafinskom ulju i istiskivanje rezultirajuće mase kroz tanke rupe u vodu. Kao rezultat toga dobivaju se pređe koje se naknadno pale u opremi peći uz istodobno izvlačenje vlakana i uklanjanje otapala. Prilikom prerade gel predenjem dobiva se jako jako vlakno.
Svojstva
Zbog strukture molekula, UHMWPE je termoplastična tvar s relativno niskim talištem (135-190 ° C); stoga se ne preporučuje uporaba proizvoda UHMWPE na temperaturama većim od 80-100 ° C. Kada se zagrije iznad tališta, UHMWPE ne prelazi u stanje viskoznog tečenja, već samo u visoko plastično. Površina UHMWPE proizvoda je glatka na dodir.
UHMWPE ima vrlo nisku apsorpciju vode za organske polimerne spojeve, u rasponu od 0,01-0,05%, što je posljedica odsutnosti polarnih skupina (estera, amida, hidroksilnih skupina) u molekulama UHMWPE. Stoga se svojstva UHMWPE -a ne mijenjaju kada su izložena vodi (za usporedbu, u Kevlaru se čvrstoća pri vlaženju smanjuje za 2 puta zbog kršenja slabih vodikovih veza amidnih skupina, pri sušenju se čvrstoća ne obnavlja u potpunosti ). UHMWPE je također otporan na većinu kiselina i lužina, UV i gama zračenje te mikroorganizme.
Specifična težina čistog UHMWPE -a je približno 0,93-0,94, g / cm³ s aditivima - 0,95 g / cm³. Omjer vlačne čvrstoće i mase UHMWPE -a 40% je veći od onog u aramidnih spojeva kao što je Kevlar. U prisutnosti dugotrajnog statičkog opterećenja koje djeluje na napetost, UHMWPE se deformira dok postoji mehaničko naprezanje (ovo svojstvo naziva se puzanje).
UHMWPE ima dovoljno visok modul elastičnosti pri savijanju-oko 1 GPa i prekidno vlačno ili savojno naprezanje od 20-40 MPa (~ 4 kgf / mm²), pa je u lomnim naprezanjima inferiorniji od najboljih visokolegiranih niskougljičnih visoko -čisti čelici 50 do 100 puta, a modul elastičnosti 200 puta (na primjer, alatni čelik 4X5MFS nakon niskotemperaturne termomehaničke obrade ili oblikovanja ima naprezanje loma σb≈250 kgf / mm² i granica popuštanja σ0,2≈180-230 kgf / mm²). Međutim, zbog niske gustoće, 8–8,5 puta niže od gustoće čelika, te velike čvrstoće na umor (izdržljivost), proizvodi UHMWPE mogu se natjecati u čvrstoći / nosivosti s proizvodima izrađenim od konstrukcijskih čelika male čvrstoće, pa ih čak i nadmašuju.
Glavna svojstva UHMWPE -a, koja određuju njegovu upotrebu, su vrlo visoka otpornost na trošenje, nizak koeficijent trenja i visoka žilavost pri lomu (pouzdanost pri niskim temperaturama). Dakle, u smislu otpornosti na habanje, UHMWPE nadmašuje Teflons, pa čak i ugljične čelike u smislu otpornosti na trošenje UHMWPE -a pri prihvatljivim radnim temperaturama i nekim abrazivima. Koeficijent trenja UHMWPE (o čeliku) je oko 0,1. Koeficijent udarne žilavosti - 170 kJ / m2 (s urezom - do 80 kJ / m2), radne temperature - od minus 150 ° C ili čak minus 260 ° C (prema drugim izvorima - od minus 80 ° C) do plus 80 -90 ° SA.
Što je?
Ovaj materijal pripada jednoj od vrsta plastificiranog polimeriziranog etilena. Njegova je značajka produžene linearne molekularne veze orijentirane u istom smjeru. Takvi se krugovi razlikuju po boljoj percepciji i prijenosu opterećenja.
Po izgledu polietilen velike molekularne težine nalikuje plastici. Čvrst je, bez mirisa i ne sadrži otrovne tvari. Materijal se proizvodi sintezom kataloga etilena i metalocena u postrojenjima s niskim tlakom. U fazi proizvodnje sirovinama se dodaje boja koja daje polimeriziranu boju etilena.
Proizvođači također proizvode polimer ultra velike molekulske mase (ultra visoke molekulske mase) s molekulskom masom većom od 10.000.000 jedinica. (PE-1000). Što se tiče karakteristika čvrstoće, nekoliko je puta bolji od nekih vrsta ugljika i nehrđajućeg čelika.
Svojstva i karakteristike materijala
Polietilen visoke čvrstoće ima dugačke molekularne lance koji su gotovo paralelni jedan s drugim. Ova strukturna značajka pruža pokazatelje visoke čvrstoće. Međutim, između nekih molekula nastaju slabe veze, zbog čega se materijal ne može nazvati otpornim na toplinu. Radne temperature su mu do + 100 ° S. S povećanjem pokazatelja temperature na +140 stupnjeva, polimer se topi i pretvara u viskoznu masu.
Polimer PE-1000 ima sljedeće tehničke karakteristike:
- upijanje vode - 0,01-0,05%;
- specifična težina - 0,93-0,94 g / cm³;
- modul savijanja - ne više od 1 GPa;
- koeficijent trenja je oko 0,1;
- koeficijent udarne čvrstoće - 160-170 kJ / m²;
- produženje savijanja - 8-10%;
- površinski otpor - 1014 ohma.
Prijave
Zbog svojih jedinstvenih svojstava, polietilen velike molekularne mase koristi se u raznim područjima. Često se koristi kao analog, zamjenjujući različite obojene metale, visokolegirane čelike i druge materijale.
U medicini
Izuzetno jak polimer koristi se za proizvodnju implantata od 1962. godine. Danas se koristi za izradu proteza za zglobove kuka u kirurgiji i zubne implantate u stomatologiji. Materijal se koristi za izradu raznih ortopedskih proizvoda.
U kemijskoj, prehrambenoj i lakoj industriji
Materijal se koristi za proizvodnju opreme i komponenti za proizvodnju hrane, posuda za skladištenje i transport kemijski agresivnih tvari, boca za kozmetiku, bačvi, spremnika.
U vojnoj industriji
Jaka polimerna vlakna koriste se za izradu osobne zaštitne opreme za sigurnosno osoblje. Konkretno, od njih se izrađuju pancirni prsluci i kacige. Dobiveni oklop je lagan, ali istodobno pouzdano štiti od rana od metaka. I također uz pomoć ovog polimera, oklopljena je posebna oprema.
U strojarstvu
Polietilen visoke čvrstoće koristi se za izradu dijelova koji rade u hidrauličkim ili uljnim okruženjima. Koristi se za proizvodnju ležajeva, čahura, čahura, zupčanika - dijelova podložnih visokom stupnju mehaničke abrazije. Rezervni dijelovi za pneumatske instalacije s povećanim radnim tlakom izrađeni su od teškog polimera PE-1000.
Sportska oprema i oprema
Materijal se koristi u proizvodnji odijela za mačevanje, uniformi za planinarenje, skija, snowboarda.
Brojna roba široke potrošnje izrađena je od polimera visoke čvrstoće. To uključuje cvjećarstvo i kupaonski namještaj, kućanske potrepštine i vrtni alat. Koristi se za proizvodnju namještaja, dječjih igračaka, mobilnih toaleta i opreme za uređenje dječjih igrališta.
Još više korisnih informacija o polietilenu velike molekularne težine možete saznati iz videa.