耐磨級 運動器材 UHMWPE 日本三井化學(xué) L8002 注塑級
特性;耐磨
產(chǎn)品信息
產(chǎn)品名稱:UHMWPE(分子聚乙烯)
英文名稱:ultra high molecular weight polyethylene
熔點:130~136℃分子量:150萬以上
品牌:日本三井化學(xué)
型號:L8002
加工級別:其它 注塑 其它
用途:可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯(lián)軸節(jié)、螺釘?shù)葯C(jī)械零部件。
UHMWPE的成型加工
(一)成型特性
UHMWPE加工時的熔觸粘度高達(dá)108Pa·s,流動性極差,其熔體流動指數(shù)幾乎為零,所以很難直接進(jìn)行擠出或注射成型。其主要成型特性如下:
(1)物料熔融時粘度極高,不成粘流態(tài),而是處與高粘彈態(tài)。UHMWPE在擠出機(jī)中的擠出過程,可以看成是由固體的粉料變成熔融的橡膠狀高粘彈性體的過程;而不像普通高密度聚乙烯那樣,物料因加熱、螺桿轉(zhuǎn)動對其的剪切以及向前的推力,使其一邊前進(jìn)一邊混煉,逐步變?yōu)榱闲粤黧w的過程。UHMWPE在常規(guī)螺桿擠出機(jī)上加工時,很難沿螺槽推進(jìn),而是包住螺桿一起旋轉(zhuǎn),陷入不能擠出的狀態(tài)。
(2)臨界剪切速率低,熔體易破裂。UHMWPE在剪切速率很低(0.01/s)時就可能產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象;而普通高密度則在剪切速率達(dá)100/s時才會出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。因此,在UHMWPE進(jìn)行擠出成犁時,擠出速度不能快,否則會造成熔體破裂,表面出現(xiàn)裂紋。在進(jìn)行注射成型時,由于出現(xiàn)噴射流狀態(tài)而引起氣孔和脫層現(xiàn)象。
(3)UHMWPE的摩擦因數(shù)極低,使粉料在進(jìn)料過程中極易打滑,不易進(jìn)料。
(4)成型溫度范圍窄,易氧化降解。
由于UHMWPE這些成型特性,使它很難用普通熱塑性塑料加工方法成型,而主要采用類似聚四氟乙烯的粉末壓制燒結(jié)成型工藝。自20世紀(jì)80年代以來,國外開始研究設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)的擠出機(jī)和注射機(jī),輔之于成型工藝條件的不斷改進(jìn)和探索,獲得了很大成功,使UHMWPE已能用擠出和注射等方法進(jìn)行成型加工。
(二)壓制燒結(jié)成型
UHMWPE的壓制燒結(jié)成型與PTFE的粉術(shù)燒結(jié)成型基本相似,即將粉末在室溫下加壓,制成有適當(dāng)密度和強度的壓縮物,然后在規(guī)定的溫度下進(jìn)行燒結(jié)而成。表2-7-5示出了美國Hercules公司Hi-Fax和德國Hoechst公司Hostalen部分品級UHMWPE粉末的性能。
壓制燒結(jié)法的成型工藝是,先將UHMWPE粒料粉碎至平均粒徑小于300μm左右的粉末,再將粉術(shù)置于模具中,加壓至42MPa,在該壓力下保持3min,得到未燒結(jié)的坯料。然后在空氣中,以80℃/h的速率升溫,加熱到163℃,保溫4h,再以同樣速率降溫冷卻。如果在氮氣中進(jìn)行,可將燒結(jié)溫度提高到200℃,燒結(jié)時間為1.5h。燒結(jié)成型的制品,拉仲強度可達(dá)28MPa以上,伸長率也可達(dá)200%以上。
燒結(jié)的密度直接影響制品的性能。增大密度可以得到較高的機(jī)械強度(圖2-7-18)。影響燒結(jié)密度的直接因素是模壓的壓力。如圖2-7-19所示,在通常情猶下,模壓壓力不得少于40MPa,但超過50MPa,壓力對燒結(jié)密度的影響不明顯。通常,模壓壓力控制住40~45MPa左右。在設(shè)計制品結(jié)構(gòu)時,還應(yīng)允分考慮燒結(jié)密度、燒結(jié)時間等因素對制品尺寸的影響。圖2-7-20為UHMWPE燒結(jié)時間與制品尺寸變化率的關(guān)系。
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