超高分子量聚乙烯注塑制品的应用

故被称；/'厂>惊异的塑“，广泛Q用f化，行油、纺织，造纸、包装、运输。机械、采矿、农业、建筑，电气、食品、医疗，体ff等领域然而由于L'HMWPK具有极高的熔融粘度。长朗以来f：要采用压制烧结法生产板材和一些简单零件，生产效率极为低限制rUHMWPE的大规模应用（采用注射成型方法可以生产各种不规则、复杂、非连续截面的LHMWPE制品实际上，已开发的200多种UHM-WPK制品中，有100多种只有采用注射成型方法才可能实现大规模的丨：、11（化1；产北京化大学塑料机械及塑料工程研究所研制成功的t'HMWPE注射成型技术「，使UHM-WPE注塑制品走向更广的应用领域成为可能1的性能具以下优点：耐磨性居塑料之宵，比尼龙66（PA66），聚四乙烯（1>TFK>商4倍，是碳钢，不诱钢的7）冲，t强度列通用丨」程塑料之存，是（丙烯腈/丁二烯"长乙）片聚物（\BS1的5仍R能fr：-196下保持，这是K它丨：何料岍没打的持性（-V）优ft的tt化学药品性除强氧化性酸液外，在一定M度和浓度范lf；l内能耐各种腐浊性介质（酸、碱，盐）及有机fr质（萘溶剂除外），在20=C和80t的80种有机溶剂中浸渍30（丨，外衣无任何反常现象，其它物理性能也几乎没有变化（4）冲击能吸收性为塑料中最高值。消音性好5）11牛无11，故具有自润滑性fr：水润滑条件下，其动摩擦系数比PA66和聚甲醛（POM）低一半当以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜加了润滑油后的润滑性还要好因此，被评价为”成本/性能非常理想“的摩擦材料不粘附，抗粘附能力与PTFE相当优良的憎水性，吸水率小于0. 01，仅为PA的4其它工程塑料的性能比较3，从表1可知，除个性能外，L！HMWPE了以和有”塑料王“之称的m't：相媲美：2L1HMWPE注塑制品的应用通过注射成型方法可大批；i；生产各种UHMWPE模塑制品，广泛应用于下述领域，：2.1纺织机械利用UHMWPE的耐冲击性，可以制成纺织机械零部件如用UHMWPE取代水牛皮制作织机t的皮结，承受40-180次/'n的连续振动冲击，其耐冲击次数由原来的| x吖次增加到5xlO"丨06次，纺织机上的梭子，全国每年盖要1 000余万i，使用传统的木梭w消耗欠M的优质木W，而纺织梭具有良好的耐磨性、自润滑性，并能适应在无润滑状态F以12m/s左的高速作往复200余次/min的冲击运动，且成本低、寿命长，IHMWPE可用于纺织机械上一些磨损几率较高的传动件及要求电绝缘。耐腐浊的场合，如齿轮、轴承，轴耷等。如绳状洗布机上采用了由酚醛层压布制成的齿轮，其优点是既减少f噪声，又提高了配对齿轮的耐磨性这些零部件采用耐磨性、吸收冲击、消音性极优的UHMWPE注塑件，效果将更佳目前，国外在每台织机上应用的UHMWPE零件，平均有30件左右，如梭子、打梭棒，齿轮、联结器、扫花杆、棉卷子、滚轮、闸刀、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后梁等冲击磨损零件：2.2造纸机械在削木机传送装置上安装1/HMVTPE防磨条，可对底板和链条起到良好保护作用，使用5a基本无磨损，：IHMWPE可用于造纸机的压密部件、接头，还可制造密封轴杆，偏导轮、刮刀、过滤器等零部件。

　　包装、食品机械由于UHMWPE优良的物理力学性能和无毒、无味、不吸水、不粘附、耐腐蚀、密度小等众多优点，在包装和食品机械行业有着极大的应用市场。卷烟包装机械、粉末颗粒包装机械、液体灌装机械、小瓶包装机械、胶囊充填机械、自动装水机械、食品加工机械、啤酒汽水饮料灌装生产线机械设备上的零件均可用UHMWPE制作c据不完全统计，目前已向各种包装和食品机械及灌装线成功地提供了各种不同形状和结构的星形轮、滚轮、链轮、链节、链条、蜗杆、导杆、计时螺杆、轴承、齿轮、手轮、滑块座、衬瓦、柱塞等零件，使用这些UHMWTE零件，可以减少瓶子输送时的破裂，避免对瓶和商品标签的划伤，降低噪音，节省动力，提高工效，而且成本大大低于原来使用的PTFE. UHMWPE制成的链轮、链节、链条及组合链条，在国外应用已有20a以上的历史，并有相应的组合链条机械标准，国内在这方面的应用还处于初期阶段，但由于用户反映其优点多，如产品质量轻，减小了惯性力，改善了机器的运行性能，降低了驱动链条所需要的能源消耗、运行成本及噪音，并改善了工作环境，使用寿命长等，因而使用范围逐渐扩大UHMWPE零件在北京北冰洋食品厂及华都啤酒厂的自动灌装线上使用。效果非常满意。在国外，饮料包装生产线上的计时星轮，原来采用层压热固性塑料制作，在运转中很容易被磨损，使用效果不好，后来改用UHMWPE，取得满意效果，每条生产线每年可节约3000美元：1983年初北京东郊葡萄酒厂的输瓶机上安装广；上射成型的UHMWPE托轮1垛来使用金属托轮，每t质M达300g，而每个LHMWPE托轮只有29g，耐磨性，设备维修周期由过去的1~2个月延长到6个月以上，大大减轻了维修工作S，输瓶机运转也比以前平稳、轻快171，利用其耐磨性和自润滑性，L：HMWPE可用于肉禽加工生产线的滑架轮。原秦皇岛正大肉鸡生产线滑架轮使用从荷兰进口的尼龙双列向心非标准滚动轴承作滚轮，该轴承价格昂贵，每个约20元，滚珠有时生锈，并且内外圈磨损后有滚珠掉落现象试用UHMWPE滚轮，效果良好，并且结构简单、价格便宜，仅为原滑架轮的丨/88|=各肉联厂的猪肉加工生产线上的滑架轮现采用金属滚动轴承，常常出现润滑油滴落在猪肉上的现象，如果采用无油润滑的耐磨UHMWPE轴承将显著延长使用寿命及改善环境卫生：矿山机械'9'11'利用UHMWPE的耐麽性和自润滑性，可用于矿山机械的转动部件3（1〉天轮河南焦作煤矿新井因提升系统速度高、负荷大及受井下安装环境限制，提升条件比较恶劣，设备磨损严重，平均18d更换一次天轮，20d更换一次铸铁地辊，1t月更换一次钢丝绳，因而降低/经济效益，劳动强度大，严重危及矿井和人身安全。后来采用UHMWPE制作天轮衬垫、轴瓦和地辊，彻底解决了游动天轮与钢丝绳、地辊与钢丝绳之间的过度磨损，延长了使用寿命，只需5个月更换一次地辊和钢丝绳，6~8个月更换一次天轮衬垫，无需更换昂贵的天轮体，仅此一项每年可节省20万元，经济效益非常显著。

　　罐耳河南鹤壁六矿新副井使用2t罐笼，上面装有滚动罐耳、n型罐耳、角罐耳，在罐笼的高速运行中这些组件与金属罐道发生相对摩擦，磨损严重。如滚动罐耳上的滚轮是橡胶制品，因受摩擦和撞击，约7d就需更换，且每次需要3人用2h才能换上一个轮子。改用UHMWPE制成的滚轮后，使用寿命达6个月。1992年11月在河北邢台矿物局显德汪矿副井，采用改造的UHMWPE钢轨罐道轮进行了工业性试验，另外还在峰峰矿务局羊渠河矿。通二矿进行试应用，使用效果良好。结果表明，UHMWPE罐道轮平均寿命比铜轮长2~3倍，安装方便，结构简单。开滦矿务局唐山矿已对原罐耳进行了改造，试用UHMWPE罐道轮。峰峰矿务局已大批量推广应用：托绳轮衬PA耐磨且硬度低，对钢丝绳磨损小，因此以往多采用PA制造钢丝绳牵引皮带机托绳轮衬，但PA轮衬价格昂贵，寿命较短，在冬季安装时易断裂。而UHM-WPE价格便宜、耐磨性好、寿命长（为PA的2 ~3倍）、耐低温性好，很适合于制作钢丝绳牵引皮带机托绳轮衬，用其制作的轮衬已在河北的邯郸、峰峰、邢台，山东的肥城、新汶，北京的门头沟等矿务局推广应用。

　　电机车轴瓦电机车轴瓦原用铜制作，成本高，耐磨性差。摩擦阻力大，对轴磨损严重。而UHMWPE轴瓦价格便宜（仅为铜的1/6左右），自润滑，摩擦系数小，使用寿命1<：（约为铜的23倍），现已仵仝国推广应用，效果良好）选煤机械捞坑斗子机t的滚轮改用UHMWPE滚轮后，摩擦阻力减小，不腐蚀，E-i使用寿命延长」用UHM-WPE制作捞坑斗f机上尾轴轴套，代替铜轴套，价格可降至原价格的1/6-1/8，而且摩擦阻力小、不腐蚀、使用寿命长。

　　国内已经使用UHMWPE浮选机叶轮代替耐磨铸铁叶轮，不仅价格低，而且耐腐蚀。使用寿命长，化工机械利用UHMWPE优良的耐腐蚀性。可制作化工设备上的泵、蝶阀、阀门、法兰、过滤器、搅拌浆叶片、轴、轴承、轴套、垫片、型料、喷嘴、密封填料、旋塞、绝缘塞、吹风机收缩接头等在化肥工业上，有一种硫般注射喷嘴，原来用聚丙烯（PP）材料，改用UHMWPE后，寿命提高5倍：机械密封装置中的152-35型弹簧座，要求耐磨和自润滑，采用UHMWPE零件替代原价格昂贵的填充PTFE材料，使用效果很好。

　　1983年5月湖北汉阳水泵厂生产的小型轴流泵（6英寸）上使用注射成型的UHMWTE水润滑轴套原来用的是橡胶、铜等材料，存放期间易受环境气候的影响而发霉、生锈，不能继续使用而用UHMWPK轴套就不存在这些现象，而且重新使用时不需清理，主机运转自如、平稳，寿命大大延长：香港、澳大利有关公司反映。该泵改用UHMWPE轴套后，效果良好一般机械在一般机械中，UHMWPE特别适用于被磨损、受冲击以及与强烈腐蚀介质直接接触的零部件，可制作各种齿轮、凸轮、泵的叶轮、滚轮，滑轮、离合轮，轴承、轴瓦、轴套、销轴、垫片、密封垫，弹性联轴节、螺栓、螺母、螺钉、链条张紧器等机械零部件，美国于1980年将谷物和类作物的自行式联合收割机的钢制动片改为DHMWPE制动片，仅此就可节约钢材约2.3万t.据Himont公司估算，用UHMWPE制作农用收割机的齿轮可比钢制品便宜/3，而寿命要长两倍对于起重设备而言，可用UHMWPE制作导向装置、链轮、摩擦片等零部件。UHMWPE还叮制造浓缩池主轴轴套、高压喷嘴、船尾管轴承。冶金行业可制造型钢传输滚轴、钢板的传输滚轴、薄钢成型滚轴：，医巧、丈体、日用由fIHMWPE强度高、载荷3变低、减S性强和摩擦系数小，20多年来成功地用于制作人造器竹和人T：关的组成部分，如膝骨，大腿骨、踝付、W、肘和趾由UHMWPE制成的髋R和金属股骨纟li成的人丁。髋关节，其耐磨性和安全性比m'E更为优前世界」：己有数十厅人接受r这类人厂。关节的置换984平北京市塑料研究所将注射成型的带金镶件的髋臼送往中国人民解放军总医院骨科征求意见，并进行临床应用〗5例，：，专家反映，在进行置换手术时，可不使用骨粘固剂，并能解决手术后的初期固定问题，效果令人满意7.利用UHMWPE的（5润滑性、耐磨性及耐寒性，可制造霄1的底部。雪花扰装置，机动雪橇链轮、滑冰鞋轮以及运动训练的自动装置等用UHMWPE还可制造制鞋的冲床砧板和切肉的砧板：UHMWPE推车滚轮和人力苄、盛丝车车轮（铁芯轮）在国内已得到应用，自动伸缩门的金属滚轮、门窗滑轨滚轮也nj用UHMWPE滚轮代替。

　　低工程山于UHMWPE具有优异的耐低性能，PJ*被应用于各种冷冻叽械中，并可作为丨：卟的耐低温部忭在欧洲，枝研究中心用UHMWPK制作的密封圈，衬龟、活塞环等已成功地在液M温度下使用用于冷藏库的运输T：具1：的带有滚动轴承的塑料滚轮，——般为PA或聚乙烯（PE）由于冷藏库温度低于-30T：，滚动轴承中的润滑脂粘度增加，滚动轴承的旋转阻力提高，致使工人的劳动强度提高，塑料滚轮磨损加快i此外，由于冷藏库中非常潮湿，部分滚动轴承因密封不好，进水结冰致使轴承卡死不转，加之地板上结有许多冰，因此，冷藏库中的运输工具h的滚轮磨损很大，仅1020d就会把圆的滚轮磨成方的或表面磨出平面。经改造后的UHMWPE滚轮在秦皇岛正大有限公司和北京大发正大有限公司进行了应用试验，滚轮转动灵活。使用寿命比原来延长了两倍多，并且成本降陶瓷工业ft陶瓷行、Ik中，利用IHMWPE的耐磨性和f粘着性、可制作各种规格的滚压头、车轮等：暾HMWPE代替陶瓷的滚K头，其价格只是后者的1/6，而使用寿命提高了35倍，并且由于UHMWPE耐磨耐辏薮问伲吭驴山谠嘉时间6h，相当于提高效率10%左右。多年来，已在唐山白玉瓷厂、锦州陶瓷厂应用，都取得满意结果。

　　2.10汽车、电气部件L1HMWPE可制作汽车用链轮、把手和座垫等部件。由于真电绝缘性能良好，尤其是介电损耗角正切值低，故可用于制造在篼频和超篼频区间工作的绝缘子、绝缘托架、断路器、电缆端子和其它电气装置，还可制造电话组装线上的传感器掣子，电梯、自动扶梯运转器件以及磁性粉搅拌叶轮。

　　收录机磁带需保护并减轻摩擦，为使磁带卷曲保持一定的张力，每盘磁带需用2块UHMWPE垫片，可改善磁带的音质。

　　2.11管件随着UHMWPE管材的开发和实际应用，中小U径管材的配套管件如A通，-：通、四通，弯头等可以通过注射成犁方法进行大规模生产3经济性采用注射成型技术不仅可以生产各种形状的UHMWPE制品，MR可以大大提高生产效率。北京化工大学汗发的UHMWPE注塑机，以注射成型机械密封装置所用152-35型弹簧座（一模两腔，单重74g）为例，总循环时间为135s，每小时可注射27模，年产量37万件，与传统的压制烧结方法相比，生产效率提高50倍以上，而且设备自动化程度极高，操作简便，制品形状、尺寸稳定，可实现规模化的工业生产。表2为UHMWPE与其它注塑级工程塑料价格比较。

　　表2 UHMWPE与其它注塑级工程塑料价格比较中才料高冲右价格/元I―1料相比，不仅综合性能优异，而E价格较低以152-35型弹簧座为例，原采用PTFE，制品单重42g，每个售价5.04元，而采用LHMWPK注射成型，制品单重35g，苦每个軎价3.504.90元（合1014万元/，则制品售价/原料成本= 7.110，故附加值极高：因此，UHMWPE注塑制品可广泛用于取代碳钢、铜、PA、POM、PTFE等材料。

　　4结语UHMWPE注塑制品与传统的UHMWPE压制烧结制品（以板材为主）相比，品种多，生产效率高，形状、尺寸稳定，制品成本低、附加值高，因而能广泛地应用于纺织、造纸、食品、包装、化工、矿山、医疗、文体、口用、陶瓷、汽车、电气、低温工程等领域。随着UHMWPE注射成型技术的研制和推广，UHMWPE注射成型制品必将大大推动UHMWPE的应用和消费。