Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ UHMWPE)
Разновидности СВМПЭ UHMWPE UPE
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE, PE-UHMW, UPE) также известен, как High modulus polyethylene (HMPE), High perfomance polyethylene (HPPE), PE-1000, ПЭ-1000. Полиэтилен(ПЭ) – термопластичный полимер этилена, является самой распространённой в мире пластмассой. СВМПЭ представляет собой разновидность полиэтилена с наибольшей из всех ПЭ молекулярной массой.
Характеристики СВМПЭ UHMWPE UPE, совместимость со средами
Свойства СВМПЭ определяются, прежде всего, очень большим значением молекулярной массы (от 3 до 10 миллионов грамм на моль). Длинные линейные цепочки полиэтилена с относительно слабыми межмолекулярными связями оказываются в той или иной мере связанными между собой посредством физических узлов (зацепление молекул), а также проходными молекулами.
Физические свойства СВМПЭ
Проходные молекулы исходного кристаллического полимера и физические узлы сохраняются и при деформировании полиэтилена, связывая отдельные участки элементов надмолекулярной структуры и обеспечивая их прочность. По мере увеличения числа макромолекул содержание таких проходных цепей и физических узлов возрастает, следовательно, увеличивается количество связываемых ими элементов надмолекулярной структуры. Это, в свою очередь, приводит к увеличению прочности, стойкости к удару и к растрескиванию СВМПЭ.
Уникальные механические свойства СВМПЭ (UPE)
СВМПЭ (UPE) проявляет уникальные механические свойства, обладает высокой износостойкостью, стойкостью к удару и истиранию и абразивному износу, превосходя по данным качествам другие полимеры и многие сорта стали. СВМПЭ имеет хорошие антифрикционные свойства, сравнимые с фторопластами и полиамидами.
СВМПЭ (UPE) обладает отличной стойкостью к действию щелочей любой концентрации и водных растворов нейтральных, кислых и основных солей. СВМПЭ стоек к органическим кислотам, а также к концентрированным соляной и плавиковой кислотам. Серная кислота до 80%-ной концентрации при комнатной температуре не оказывает на СВМПЭ никакого воздействия.
СВМПЭ, как и обычный полиэтилен низкого давления (ПЭНД), изменяет свои свойства и даже разрушается под действием окислителей. Азотная кислота, даже при довольно низкой концентрации, разрушает СВМПЭ. Окисление и разрушение значительно усиливаются при увеличении температуры эксплуатации изделия.
Жидкий и газообразный хлор и фтор также разрушают СВМПЭ, а бром и йод поглощаются им и диффундируют сквозь полимер. Однако разбавленные растворы хлора и различные отбеливающие вещества слабо действуют на СВМПЭ.
СВМПЭ обладает низкой газо и паро- проницаемостью. Проницаемость СВМПЭ наименьшая для сильнополярных веществ и наибольшая для углеводородов, поэтому СВМПЭ выгодно отличается от других полимеров малой проницаемостью для воды и водяных паров. В связи с этим изделия из СВМПЭ пригодны для использования не только во влажном воздухе, но и при непосредственном контакте с водой.
СВМПЭ обладает высокой физиологической инертностью.
Применение СВМПЭ UHMWPE UPE
Уникальное сочетание химической стойкости, твёрдости, скольжения, относительно низкая стоимость СВМПЭ позволяют использовать его как в качестве экономически эффективной замены дорогостоящих материалов, так и в качестве материала, оптимального для определенных задач.
СВМПЭ (UPE) применяется для изготовления деталей машин для целлюлозобумажной, горнорудной, химической, текстильной, судостроительной, авиационной, атомной, электротехнической промышленности. Благодаря хладостойкости СВМПЭ применяется в криогенной технике. Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена используются в производстве противопульных жилетов и брони, превосходя по ряду качеств кевлар. Тросы и кабели судов, изготовленные из СВМПЭ и известные как «SpectraWires», обладают высокой прочностью и не тонут в воде. Тросы и ткани применяются в альпинистском снаряжении, парусном и парашютном спорте. СВМПЭ используется для производства ограждения хоккейных полей, покрытия кегельбанов, клюшек, касок, лодок, волокон для теннисных ракеток, лески для рыбной ловли.
СВМПЭ (UPE) широко применяется в производстве шлангов и рукавов в качестве внутреннего слоя, контактирующего с рабочей средой. СВМПЭ сравним с политетрафторэтиленом (ПТФЭ, PTFE, тефлон, фторопласт-4) по химической стойкости, при этом значительно превосходит их по стойкости к абразивному износу со стороны рабочей среды. С другой стороны, СВМПЭ заметно уступает ПТФЭ по устойчивости к высоким температурам. Рабочая температура СВМПЭ ограничена 100°С, кратковременно 135°С, рабочая температура покрытия ПТФЭ – свыше 260°С, рабочая температура изделия с покрытием из ПТФЭ обычно ограничена свойствами резиновой основы шланга.
Биологическая инертность и свойства, допускающие возможность стерилизации материала, позволяют применять СВМПЭ в медицинской и пищевой промышленности. Так, СВМПЭ применяется для изготовления эндопротезов, особенно протезов крупных суставов. СВМПЭ повышенной степени чистоты сочетает биологическую инертность, механическую прочность и низкий коэффициент трения, что позволяют создавать протезы, способные выдерживать очень высокие нагрузки на сжатие и трение в течение времени, равного сроку жизни человека.
В нашем ассортименте представлен резиновый шланг для кислот и щелочей Elaflex UTD, UTS, UTL с внутренним покрытием из высокомолекулярного полиэтилена, предназначенный как для жидких, так и для пастообразных сред в том числе и химически агрессивных.
Технология производства СВМПЭ UHMWPE UPE
Промышленная полимеризация СВМПЭ была освоена компания Ruhrchemie AGв 1950-х, сейчас данный материал производится многими компаниями, в т.ч. DSM, Ticona, Braskem, BASF AG, Mitsui, Honeywell и др.
В России работает ряд опытно-промышленных производств, например «Полинит» («Казаньоргсинтез»), ФГУП «ВНИИСВ» (Тверь). Холдинг Сибур сообщал о планах развития промышленного синтеза СВМПЭ на базе «СИБУР-Томскнефтехим».
СВМПЭ синтезируется из мономерных молекул этилена путем синтеза на основе металлоценовых катализаторов. СВМПЭ обрабатывается путем прессования, плунжерной экструзии, спекания. К новым методам следует отнести выдувное формования пленки, гель-формование (гель-формирование, гель-прядение) и гидроэкструзию. Гель-формование является ключевой технологией для производства волокон.
Сферы применения
Машиностроение.
Детали бумагокартонноделательных машин, гонки для ткацких станков, лента для металлорежущих станков, направляющие станков, оборудование для горнорудной промышленности, для керамических производств, для авиастроения, вагоностроения, сельскохозяйственного машиностроения (прокладки, уплотнители, ролики, валики, вкладыши, втулки, муфты, блоки, винты, подшипники, шестеренки, зубчатые колеса и т.п.);
Химическая промышленность.
Облицовка и футеровка различных емкостей, машин и аппаратов; изготовление труб и фланцев, лопастей и валов мешалок, поплавков, прокладок и уплотнений, деталей клапанов, сальников и втулок для насосов; уплотнения между стеклянными и металлическими трубопроводами, фильтры для очистки от агрессивных сред, сепарационные материалы, производство ионитных формованных катализаторов;
Подъемно-транспортное оборудование.
Облицовка ковшов экскаваторов и щитов бульдозеров, направляющие устройства, ленты транспортеров, шнеки, цепные колеса, звездочки, ролики, диски, скребки и т.п.;
Судостроение.
Строительство.
Облицовка копров, покрытия дорожных катков, покрытия кузова для груза самосвала и т.п.;
Гальванотехника.
Ванны, барабаны, валки, направляющие;
Электротехника.
Изоляторы, опоры, кабелепроводы, детали прерывателей тока, изолирующие детали в диапазоне высоких и сверхвысоких частот, зажимы и оболочки кабелей, контактные вкладыши штепселей, каркасы катодных ячеек, детали оборудования для электронной и часовой промышленности и т.п.;
Криогенная техника.
Манжеты, поршневые кольца, прокладки, уплотнения;
Медицина.
Эндопротезы крупных суставов человека и животных и другие элементы внутреннего протезирования, ортопедические изделия;
Пищевая промышленность.
Оборудование для кондитерской, хлебобулочной, мясной и молочной промышленности, транспортирующие шнеки для фруктовой пульпы, направляющие и отводные ролики в машинах для заполнения бутылок и наклейки этикеток, разделочные доски для приготовления пищи;
Спортивные товары.
Ограждения хоккейных полей, синтетический каток – замена дорогостоящих холодильных установок для производства искусственного льда на быстромонтируемые СВМПЭ скользящие поверхности, защитные щитки, полозья саней, покрытия кегельбанов, скользящая поверхность лыж, подкладки под лыжные ботинки, чехлы для коньков, клюшки, каски, лодки, волокна для теннисных ракеток, лески для рыбной ловли;
PE-1000 PE-UHMW СВМПЭ
РЕ-1000, PE-UHMW — это сверх высокомолекулярный полиэтилен СВМПЭ с молекулярной массой 1000 000 ед. Износостойкий, для футеровки различных поверхностей и изготовления элементов скольжения. В отличие от высокомолекулярного полиэтилена PE-500, у данного материала значительно выше износостойкость и ударопрочность.
Торговые названия СВМПЭ различаются, в зависимости от компании изготовителя.
Изготовители СВМПЭ
СВМПЭ характеризуется высоким уровнем молекулярной массы и длинными молекулярными цепочками в составе. Они позволяют обеспечивать максимально эффективный уровень передачи нагрузки и ее полноценное распределение по всей внутренней части полимерного материала, за счёт упрочнения молекулярных взаимодействий. Обладает огромной прочностью волокна (от 300 до 380 cН/текс), и, как следствие, стоек к внешнему механическому воздействию. Это так же отражается на низком коэффициенте трения и прочности к ударам (до 170 кДж/м2). Полиэтилен PE 1000 отлично переносит воздействие гамма-излучения и различных агрессивных сред. Он физиологически инертен и способен сохранять свои свойства при экстремально низкой температуре (минус 80 °С и ниже).
Ключевые преимущества заказа СВМПЭ у нас:
Наши менеджеры проведут бесплатную подробную консультацию по вопросам полиэтиленов PE 1000, PE-UHMW, TIVAR 1000. +7 (812) 715-05-83, info@plastimet.ru. Обращайтесь!
Описание свойств PE 1000
Одной из вариаций применения является футеровка пластиком — создание покрытий для кузовов и бункеров, т.к. материал эффективно препятствует износу. Компания OKULEN изготавливает покрытия, применяя модифицированный пластик, благодаря чему обеспечивается отличное скольжение грузов. При этом, Окулен прекрасно защищает кузов от износа, обеспечивая защиту от истирания и налипания.
В ряде случаев идеальным выбором станет материал TIVAR 1000, обладающий самой высокой износостойкостью и ударной прочностью.
Технические характеристики РЕ1000
Основные характеристики:
Температурные характеристики:
Электрические характеристики:
mastermodel.ru
Проектирование и моделирование.
Телефон: +7 (495) 771-25-50
Вы здесь:
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности и материалы на его основе
Полимеризация СВМПЭ была коммерциализирована в 1950-х. Пионером в данной области выступала компания Ruhrchemie AG, наименование которой менялось на протяжении многих лет. Сегодня порошковые [порошкообразные] материалы из СВМПЭ производят компании Ticona, Braskem и Mitsui. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности доступен на рынке либо в виде уплотненных форм, таких как листы или стержни, или же в виде волокон. СВМПЭ в форме порошка может также быть непосредственно опрессован в форме конечного продукта. Благодаря устойчивости к износу и ударопрочности данного вещества промышленные применения СВМПЭ продолжают расти. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности применяется в автомобильной промышленности и при производстве тары для напитков. С 1960-х годов СВМПЭ также получил широкое распространение при производстве искусственных суставов и имплантатов для применения в хирургии позвоночника, а также для нужд ортопедии.
Волокна СВМПЭ появились в продаже в конце 1970-х. Впервые они были представлены голландской компанией DSM, которая специализировалась на производстве самых разнообразных химических веществ. DSM продавала волокона СВМПЭ под брендом Dyneema. Волокна используются при разработке средств баллистической защиты, в оборонной промышленности, а также в медицинских устройствах.
СВМПЭ является одним из видов полиолефина. Он состоит из очень длинных цепей полиэтилена, который выравнены в одном и том же направлении. Прочность вещества в значительной степени зависит от длины каждой отдельной молекулы (цепи). При создании волокон уровень параллельности ориентации полимерных цепей может превышать 95%, а степень кристалличности доходит до 85%.
В отличие от кевлара, прочность которого определяется сильными связями между относительно короткими молекулами, в данном случае молекулы длинные, а связи между ними (Ван-дер-ваальсовы силы; силы межмолекулярного взаимодействия с энергией 10 — 20 кДж/моль) слабее, чем у кевлара.
Простая структура молекулы также приводит к возникновению поверхностных и химических свойств, которые редко встречаются в других высокопроизводительных полимерах. Например, полярные группы в большинстве полимеров легко взаимодействуют с водой. Так как у олефинов нет таких групп, СВМПЭ не впитывает воду столь же легко и не намокает столь же легко, что делает его объединение с другими полимерами довольно трудной задачей. По тем же причинам, человеческая кожа не взаимодействуют с ним с ощутимой силой, что делает поверхность волокна СВМПЭ скользкой на ощупь.
Так как сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности не содержит таких химических групп, как, например, сложные эфиры, амиды или гидроксильные группы, которые восприимчивы к воздействию агрессивных химических веществ, СВМПЭ очень устойчив к воздействию воды, влаги, большинства химических веществ, ультрафиолетового излучения и микроорганизмов.
При воздействии растягивающей нагрузки СВМПЭ будет непрерывно деформироваться, пока присутствует напряжение. Такой тип деформации называется ползучестью.
Отжиг (метод температурной обработки изделий)
Когда сверхвысокомолекулярный полиэтилен отжигают, материал нагревается в печи или жидкой ванне из силиконового масла или глицерина до температуры в границах от 135 ° C до 138 ° C. Затем материал охлаждается со скоростью 5 ° С / ч до 65 ° C или ниже. Наконец, материал заворачивают в изоляционный слой и в течение 24 часов доводят до комнатной температуры.
Производство
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен синтезируется из мономерных молекул этилена. Эти молекулы на несколько порядков больше, чем молекулы полиэтилена высокой плотности (HDPE), что достигается за счет специального процесса синтеза на основе металлоценовых катализаторов. В общем случае молекулы HDPE имеют от 700 до 1800 мономеров на одну молекулу, в то время как каждая молекула сверхвысокомолекулярного полиэтилена имеет от 100000 до 250000 мономеров.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен обрабатывается с помощью следующих методов: прессование, плунжерная экструзия, гель-формование и спекание. Ряд европейских компаний начали производство СВМПЭ при помощи техпроцесса прессования в начале 1960-х годов. Гель- формование было ими взято на вооружение намного позже.
Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена используются в броне. В частности, они применяются при создании личных бронежилетов, а иногда используются в качестве брони транспортного средства, в стойких к порезам перчатках, альпинистском снаряжении, при создании лески, высокопроизводительной парусины, воздушных змеев, несущего троса на спортивных парашютах и парапланах, корабельных снастей, а также широко применяются в парусном спорте. Волокно Spectra также используется при производстве строп для вейкбордов премиум-класса.
При создании личной брони волокна совмещаются в листы, которые затем накладываются под разными углами. Это позволяет получить мультиаксиальную ткань. Полученный композитный материал отличается повышенной прочностью во всех направлениях. Самые современные военные бронежилеты, разработанные, чтобы защищать не только торс, но и конечности людей, как сообщается, создаются при помощи волокон Spectra и Dyneema. Отметим, что волокно Dyneema обеспечивает защиту от проколов в защитной одежде для спортивного фехтования.
Гель-формованные волокна сверхвысокомолекулярного полиэтилена широко используются в качестве рыболовной лески, так как они имеют меньшую растяжимость, более износостойкие и тоньше, чем традиционная леска из моноволокна (мононитей).
В скалолазании веревки и лямки изготавливаются из комбинации СВМПЭ и нейлоновых нитей. Подобные продукты завоевали популярность за низкий вес и малый объем, однако, в отличие от веревок из нейлона, они обладают очень низкой эластичностью, что делает подобные продукты непригодными для ограничения силы при падении. Кроме того, низкая эластичность означает и низкую прочность. Очень высокая смазывающая способность волокна приводит к плохой устойчивости узлов. Производитель рекомендует использовать тройной морской узел, а не традиционной двойной, при работе с веревкой из сверхвысокомолекулярного полиэтилена диаметром в 6 мм.
Благодаря низкой плотности волокна, тросы и кабели судов могут быть изготовлены из СВМПЭ и плавать на морской воде. «Spectra Wires», как их называют операторы буксировочных судов, в последнее время используются, как более легкая альтернатива стальной проволоке.
Волокна используются в лыжах и сноубордах. Часто СВМПЭ применяются в сочетании с углеродным волокном, армированным стекловолокном композитным материалом, добавляя жесткости и улучшая гибкость. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен часто используется в качестве базового слоя, который контактирует со снегом. На него наносятся абразивные материалы, которые поглощают и удерживают воск.
Высокопроизводительные тросы (например, тросовая оттяжка, оттяжной трос) для парусного спорта и парасейлинга зачастую сделаны из сверхвысокомолекулярного полиэтилена в связи с его низкой растяжимостью, высокой прочностью и низким весом последнего.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен применяется в медицине более 40 лет. Биоматериал используется для создания тазобедренных, коленных протезов и (с 1980 года) имплантатов для позвоночника. СВМПЭ впервые был использован в медицине в 1962 году и стал доминирующим материалом для тотального протезирования тазобедренного и коленного суставов уже в 1970 году.
Одна неудачная попытка изменить и улучшить свойства СВМПЭ была предпринята в 1970 году. Специалисты решили смешать порошок с углеродными волокнами. Этот усиленный СВМПЭ был выпущен компанией Zimmer на рынок медицинских препаратов под маркой «Poly Two». Углеродные волокна продемонстрировали плохую совместимость с СВМПЭ, и по клинической эффективности новый материал уступал оригинальному сверхвысокомолекулярному полиэтилену.
Вторая попытка изменить свойства СВМПЭ была предпринята после получения возможности доработать его структуру с помощью техпроцесса перекристаллизации под высоким давлением. Перекристаллизованный СВМПЭ был выпущен на рынок медицинских препаратов компанией DePuy в конце 1980 года. Продавался он под брендом «Hylamer». При гамма-облучении в воздухе этот материал демонстрировал восприимчивость к окислению, что приводило к ухудшению его клинической эффективности по сравнению с оригинальным СВМПЭ. Неудачи Hylamer эксперты объясняют непрактичным методом стерилизации материала. В последнее годы наблюдается возрождение интереса к изучению этого материала (по крайней мере, в определенных научных кругах).
Сетчатые (сшитые) материалы из СВМПЭ начали применяться в медицине с 1998 года и быстро стали стандартом в области протезирования тазобедренных суставов, по крайней мере, в Соединенных Штатах. Эти новые материалы сшиваются при помощи гамма-излучения или пучка электронов (50-105 кГр), а затем подвергаются термической обработке для улучшения их устойчивости к окислению. Пятилетние клинические данные из нескольких медицинских исследовательских центров, которые доступны в настоящее время, демонстрирует превосходство материала по сравнению с обычным СВМПЭ при протезировании тазобедренных суставов (эндопротезирования). Клинические исследования все еще продолжаются: ученые исследуют пригодность и эффективность сшитых СВМПЭ при протезировании коленных суставов.
Еще одно медицинское применением СВМПЭ касается с использования волокон на основе данного материала для швов. Причем, в последние десятилетия масштабы применения сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности в данной области непрерывно растут. Волокна медицинского класса для хирургического применения продает компания DSM под торговой маркой «Dyneema Purity».
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности используется в производстве ПВХ (виниловых) окон и дверей, так как он может выдерживать тепловое воздействие, необходимое, чтобы смягчить ПВХ-материалы. СВМПЭ используется как наполнитель для форм различных ПВХ-профилей. Благодаря ему материалы могут иметь «изогнутую» форму.
СВМПЭ также используется в производстве гидравлических уплотнений и подшипников. Он лучше всего подходит для средних механических эксплуатационных нагрузок при работе с водоподающей гидравликой, масляной гидравликой, пневматикой и приложений без смазки. Материалы на основе СВМПЭ имеют хорошую стойкость к истиранию, но лучше подходит для мягких сопряжённых поверхностей.
Обозначения полимеров
В технической литературе часто попадаются международные сокращения обозначений полимеров. Если не уметь в них разбираться и распознавать пластики по обозначениям, то это может привести к сложностям в работе с материаламми. Чтобы избежать трудностей, нужно пользоваться специализированным справочником, в котором легко найти не только обозначение полимеров, но и различных материалов на их основе.
Расшифровка международных обозначений полимеров и сополимеров
Сополимер акрилонитрила, этилена, пропилена, диена и стирола
(сополимер акрилонитрила, СКЭПТ и стирола)
Сополимер акрилонитрила, этилена, пропилена, диена и стирола
(сополимер акрилонитрила, СКЭПТ и стирола)
Сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена,
1) Сополимер полиамида 6 и полиамида 66;
2) смесь полиамида 6 и полиамида 66
1) Сополимер полиамида 66 и полиамида 6;
2) смесь полиамида 66 и полиамида 6
1) Сополимер полиамида 66 и полиамида 610;
2) смесь полиамида 66 и полиамида 610
1) Блок-сополимер пропилена и этилена с очень высоким содержанием полиэтилена
2) полипропилен гомополимер
Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на