1. 什么是超高分子量聚乙烯

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE：Ultra-highMolecularWeight Polyethylene)是一种线型结构的PE(聚乙烯)，具有优异综合性能的热塑性工程塑料。按照美国菲利普石油公司划分，分子量超过150万的无支链的线性聚乙烯，常见分子量为100万-600万，最高甚至能达到1000 万，链长和分子量分别是高密度聚乙烯(HDPE) 的10 - 20 倍和20 - 30 倍。

2. 超高分子量聚乙烯性能

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)具有无可比拟的性能优势，为新型的热塑性工程塑料，且目前还没有一种单纯的高分子材料兼有如此众多的优异性能，可以成为“塑料之王”。

UHMW-PE具有摩擦系数小，磨耗低，耐化学药品性优良，耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、自润滑性、抗结垢性、耐应力开裂性、可再生性等优点。其中耐磨损、耐低温、耐腐蚀、自身润滑、抗冲击性能在所有塑料中为最高。

（1）密度低、柔韧性能佳：UHMWPE的密度比PTFE低56%，比POM低33%，比PBTP低30%，相对其他工程塑料密度都低。且超高分子量聚乙烯管材密度低，只有钢材管道的1/8。使用方便，能够弯曲铺设，柔韧性佳，可以简便、快捷使用。

（2）耐磨性：耐磨性可以与聚四氟乙烯(PTFE)相匹配为超耐磨的热塑性树脂。与其它工程塑料相比，UHMWPE的沙浆磨耗指数仅是PA66的1/5，HEPE和PVC的1/10。UHMWPE耐磨性与分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。超高分子量聚乙烯管材的耐磨性在输送各种浆体时比钢管、不锈钢管高4-7倍，比聚氯乙烯管和聚乙烯管高10倍左右，大幅度提高了管道的使用寿命。

（3）自润滑性：UHMWPE有极低的摩擦因数(0.05～0.11)，故自润滑性优异。与其他工程塑料摩擦因数比较，UHMWPE的动摩擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2，在无润滑条件下仅次于塑料中自润滑性最好的聚四氟乙烯(PTFE)。因此，摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。

（4）耐冲击性：其他工程塑料冲击强度比较，UHMWPE的冲击强度约为耐冲击PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBTP的10余倍，尼龙66的10倍，聚氯乙烯的20倍，聚乙烯的4倍。耐冲击性如此之高，以致于采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。其冲击强度随分子量的增大而提高，在分子量为150万时达到最大值，然后随分子量的继续升高而逐渐下降。液氮中(-195℃)也能保持优异的冲击强度，这一特性是其它塑料所没有的。UHMWPE具有优异的冲击能吸收性，冲击能吸收值在所有塑料中最高，因而噪声阻尼性能很好，具有优良的削音效果。

（5）耐化学腐蚀性：基于超高分子量聚乙烯是一种饱和分子团结构，化学稳定性极高，除强氧化性酸液外，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质(酸、碱、盐)及有机介质(荼溶剂除外)。20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30d，外表无任何反常现象，其它物理性能也几乎没有变化。

（6）拉伸强度：由于UHMWPE具有朝拉伸取向必备的结构特征，所以有无可匹敌的超高拉伸强度，因此可通过凝胶纺丝法制得超高弹性模量和强度的纤维，其拉伸强度高达3～3.5GPa,拉伸弹性模量高达100～125GPa；纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中最高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比芳纶纤维大50%。

（7）耐候性和抗老化性：一方面，因为超高管道分子链中不饱和分子链很少，分子量大；另一方面，添加了抗老化剂，使得超高分子量聚乙烯管道使用寿命大大超过了普通聚乙烯管道。超高分子量聚乙烯管的低温脆化温度极低，可在-60℃～40℃内安全使用，冬季施工时不必采取特殊保护措施，不会发生管材脆裂。UHMWPE具有优异的耐低温性，在液氦温度(-269℃)下仍具有延展性，因而能够用作核工业的耐低温部件。

（8）吸水性小：UHMWPE吸水率很低；一般小于0.01%，仅为PA66的1%，因而在成型加工前一般不必干燥处理。

（9）不粘性：UHMWPE表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力仅次于塑料中不粘性最好的PTFE，因而制品表面与其它材料不易粘符。超高分子量聚乙烯的自润滑性和不粘附性，不结垢，摩擦系数小，抗腐蚀、抗磨损、因此流动阻力很小，可长期保持流速和流量不减。

（10）阻燃性：特殊行业用于防火环境，加入阻燃剂改性，特殊加工工艺制造，克服超高分子量聚乙烯本身可燃性，具有阻燃性能。

（11）卫生无毒性：UHMWPE卫生无毒，完全符合日本卫生协会的标准，并得到美国食品及药物行政管理局和美国农业部的认可，可用于接触食品和药物。

3. 超高分子量聚乙烯的应用领域

由于超高分子量聚乙烯纤维具有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。

在国防军需装备方面，由于该纤维的耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料，如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣、防刺衣、盾牌、降落伞等，其中以防弹衣的应用最为引人注目。它具有轻柔的优点，防弹效果优于芳纶，现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维。另外超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值U/p是钢的10倍，是玻璃纤维和芳纶的2倍多。国外用该纤维增强的树脂复合材料制成的防弹、防暴头盔已成为钢盔和芳纶增强的复合材料头盔的替代品。

在航天工程中，由于该纤维复合材料轻质高强和抗冲击性能好，适用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构和浮标飞机等。该纤维也可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。

在民用领域，用该纤维制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，在自重下的断裂长度是钢绳的8倍，是芳纶的2倍。该绳索用于超级油轮、海洋操作平台、灯塔等的固定锚绳，解决了以往使用钢缆遇到的锈蚀和尼龙、聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解、紫外降解等引起缆绳强度降低和断裂，需经常进行更换的问题。

在工业应用中，该纤维及其复合材料可用作耐压容器、传送带、过滤材料、汽车缓冲板等；建筑方面可以用作墙体、隔板结构等，用它作增强水泥复合材料可以改善水泥的韧度，提高其抗冲击性能。由于UHMWPE具有优良的耐磨性、耐冲击性，它在机械制造行业中得到广泛应用，可制作各种齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴承、轴瓦、轴套、削轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉等机械零部件。

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