由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)108Pa*s,流動(dòng)性極差,其熔體指數(shù)幾乎為零,所以很難用一般的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展,通過對(duì)普通加工設(shè)備的改造,已使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)由zui初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。
一、一般方法:
1.壓制燒結(jié)
(1)壓制燒結(jié)是超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)zui原始的加工方法。此法效率頗低,易發(fā)生氧化和降解。為了提高效率,可采用直接電加熱法
(2)超高速熔結(jié)加工法,采用葉片式混合機(jī),葉片旋轉(zhuǎn)的zui大速度可達(dá)150m/s,使物料僅在幾秒內(nèi)就可升至加工溫度。
2.擠出成型
擠出成型設(shè)備主要有柱塞擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。雙螺桿擠出多采用同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。
60年代大都采用柱塞式擠出機(jī),70年代中期,日、美、西德等先后了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學(xué)公司zui早于1974年取得了圓棒擠出技術(shù)的成功。我國于1994年底出Φ45型超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)單螺桿擠出機(jī),并于1997年取得了Φ65型單螺桿擠出管材工業(yè)化線的成功。
3.注塑成型
日本三井石油化工公司于1974年了注塑成型工藝,并于1976年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,之后又了往復(fù)式螺桿注塑成型技術(shù)。1985年美國Hoechst公司也實(shí)現(xiàn)了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的螺桿注塑成型工藝。我國1983年對(duì)國產(chǎn)XS-ZY-12型注射機(jī)進(jìn)行了改造,成功地注射出啤酒罐裝線用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)托輪、水泵用軸套,1985年又成功地注射出醫(yī)用人工關(guān)節(jié)等。
4.吹塑成型
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)加工時(shí),當(dāng)物料從口模擠出后,因彈性恢復(fù)而產(chǎn)生一定的回縮,并且?guī)缀醪话l(fā)生下垂現(xiàn)象,故為中空容器,特別是大型容器,如油箱、大桶的吹塑創(chuàng)造了有利的條件。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)吹塑成型還可導(dǎo)致縱橫方向強(qiáng)度均衡的高性能薄膜,從而解決了HDPE薄膜長期以來存在的縱橫方向強(qiáng)度不一致,容易造成縱向破壞的問題。
二、特殊方法:
1.輥壓成型
輥壓成型是一種固態(tài)加工方法,即在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的熔點(diǎn)以下對(duì)其施加高壓,通過粒子形變,有效地將粒子與粒子融合。主要設(shè)備是一帶有螺槽的旋轉(zhuǎn)輪和一帶有舌槽的弓形滑塊,舌槽與螺槽垂直。在加工過程中有效地利用了物料與器壁之間的摩擦力,產(chǎn)生的壓力足夠使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粒子發(fā)生形變。在機(jī)座末端裝有加熱支臺(tái),經(jīng)過??跀D出物料。如將此項(xiàng)輥壓裝置與擠壓機(jī)聯(lián)用,可使加工過程連續(xù)化。
2.熱處理
把超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)樹脂粉末在140℃~275℃之間進(jìn)行1min~30min的短期加熱,發(fā)現(xiàn)超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的某些物理性能出人意料地大大改善。用熱處理過的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粉料壓制出的制品和未熱處理過的UHMPWE制品相比較,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溫機(jī)械性能大大提高了。
3.射頻
采用射頻加工超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種嶄新的加工方法,它是將超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粉末和介電損耗高的炭黑粉末均勻混合在一起,用射頻輻照,產(chǎn)生的熱可使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粉末表面發(fā)生軟化,從而使其能在一定壓力下固結(jié)。用這種方法可在數(shù)分鐘內(nèi)模壓出很厚的大型部件,其加工效率比超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)常規(guī)模壓加工高許多倍。
4.多孔膜
將超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)溶解在揮發(fā)溶劑中,連續(xù)擠出,然后經(jīng)一個(gè)熱可逆凝膠/結(jié)晶過程,使其成為一種濕潤的凝膠膜,蒸除溶劑使膜干燥。由于已形成的骨架結(jié)構(gòu)限制了凝膠的收縮,在干燥過程中產(chǎn)生微孔,經(jīng)雙軸拉伸達(dá)到zui大空隙率而不破壞完整的多孔結(jié)構(gòu)。這種材料可用作防水、通氧織物和耐化學(xué)品服裝,也可用作超濾/微量過濾膜、復(fù)合薄膜和蓄電池隔板等。與其它方法相比,由此法制備的多孔超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)膜具有*的孔徑、強(qiáng)度和厚度等綜合性能。
我廠加工超高分子量聚乙烯管材,突破傳統(tǒng)粉末熱熔加壓成型方法,采用特殊的擠出機(jī)和特殊設(shè)計(jì)的模具,將高分子量聚乙烯在高溫下連續(xù)擠出成型,節(jié)省了大量人力物力。
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