UHMW-PE的特殊加工方法及應用
來源：peek板材供應商-恒鑫實業 作者：PEEK板材加工
1. 凍膠紡絲
(1)發展過程
以凍膠紡絲—超拉伸技術制備高強度、高模量聚乙烯纖維是20世紀70年代末出現的一種新穎紡絲方法。荷蘭DSM公司最早于1979年申請專利，隨后美國Allied公司、日本與荷蘭聯合建立的Toyobo-DSM公司、日本Mitsui公司都實現了工業化生產。中國紡織大學化纖所從1985年開始該項目的研究，逐步形成了自己的技術，制得了高性能的UHMW-PE纖維。
(2)紡絲過程
UHMW-PE凍膠紡絲過程：溶解UHMW-PE于適當的溶劑中，制成半稀溶液，經噴絲孔擠出，然后以空氣或水驟冷紡絲溶液，將其凝固成凍膠原絲。在凍膠原絲中，幾乎所有的溶劑被包含其中，因此UHMW-PE大分子鏈的解纏狀態被很好地保持下來，而且溶液溫度的下降，導致凍膠體中UHMW-PE折疊鏈片晶的形成。這樣，通過超倍熱拉伸凍膠原絲可使大分子鏈充分取向和高度結晶，進而使呈折疊鏈的大分子轉變為伸直鏈，從而制得高強度、高模量纖維。
(3)應用
UHMW-PE纖維是當今世界上第三代特種纖維，強度高達30.8 cN/dtex,比強度是化纖中最高的，又具有較好的耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、耐光等優良性能。它可直接制成繩索、纜繩、漁網和各種織物：防彈背心和衣服、防切割手套等，其中防彈衣的防彈效果優于芳綸纖維。國際上已將UHMW-PE纖維織成不同纖度的繩索，取代了傳統的鋼纜繩和合成纖維繩等。UHMW-PE纖維的復合材料在軍事上已用作裝甲兵器的殼體、雷達的防護外殼罩、頭盔等；體育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。
2. 潤滑擠出(注射)
潤滑擠出(注射)成型技術是在擠出(注射)物料與模壁之間形成一層潤滑層，從而降低物料各點間的剪切速率差異，減小產品的變形，同時能夠實現在低溫、低能耗條件下提高高黏度聚合物的擠出(注射)速度。產生潤滑層的方法主要有兩種：自潤滑和共潤滑。
(1)自潤滑擠出(注射)
UHMW-PE的自潤滑擠出(注射)是在其中添加適量的外部潤滑劑，以降低聚合物分子與金屬模壁間的摩擦與剪切，提高物料流動的均勻性及脫模效果和擠出質量。外部潤滑劑主要有高級脂肪酸、復合脂、有機硅樹脂、石臘及其它低分子量樹脂等。擠出(注射)加工前，首先將潤滑劑同其它加工助劑一起混入物料中，生產時，物料中的潤滑劑滲出，形成潤滑層，實現自潤滑擠出(注射)。有專利報道：將70份石蠟油、30份UHMW-PE和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅膠)混合造粒，在190℃的溫度下就可實現順利擠出(注射)。
(2)共潤滑擠出(注射)
UHMW-PE的共潤滑擠出(注射)有兩種情況，一是采用縫隙法將潤滑劑壓入到模具中，使其在模腔內表面和熔融物料間形成潤滑層；二是與低粘度樹脂共混，使其作為產物的一部分。如：生產UHMW-PE薄板時，由定量泵向模腔內輸送SH200有機硅油作潤滑劑，所得產品外觀質量有明顯提高，特別是由于擠出變形小，增加了拉伸強度。
3.輥壓成型
輥壓成型是一種固態加工方法，即在UHMW-PE的熔點以下對其施加高壓，通過粒子形變，有效地將粒子與粒子融合。主要設備是一帶有螺槽的旋轉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，產生的壓力足夠使UHMW-PE粒子發生形變。在機座末端裝有加熱支臺，經過模口擠出物料。如將此項輥壓裝置與擠壓機聯用，可使加工過程連續化。
4.熱處理
把UHMW-PE樹脂粉末在140～275℃之間進行1～30 min的短期加熱，發現UHMW-PE的某些物理性能大大改善。用熱處理過的UHMW-PE粉料壓制出的制品和未熱處理過的UHMW-PE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械性能大大提高了。
5.射頻
嶄新的加工方法是射頻加工UHMW-PE，它是將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，產生的熱可使UHMW-PE粉末表面發生軟化，從而使其能在一定壓力下固結。用這種方法可在數分鐘內模壓出很厚的大型部件，其加工效率比UHMW-PE常規模壓加工高許多倍。
6.多孔膜
將UHMW-PE溶解在揮發溶劑中，連續擠出，然后經一個熱可逆凝膠/結晶過程，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構限制了凝膠的收縮，在干燥過程中產生微孔，經雙軸拉伸達到最大空隙率而不破壞完整的多孔結構。這種材料可用作防水、通氧織物和耐化學品服裝，也可用作超濾/微量過濾膜、復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UHMW-PE膜具有最佳的孔徑、強度和厚度等綜合性能。
