山东电力管道工程公司 山东 新泰 271200
【摘 要】超高分子量聚乙烯是一种性能优异的热塑性工程塑料，它综合了许多塑料的杰出性能，尤其在耐冲击、耐磨损、耐化学腐蚀、自身润滑、高度环保及吸收冲击能这五个方面。因此在欧美各国，超高分子量聚乙烯被称为“惊异的塑料”。
【关键词】高分子量；聚乙烯管；技术性分析
超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene（简称UHMW-PE），是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。在分子结构上与普通聚乙烯相同，但是具有2百万以上的分子量，而高分子量树脂的只有20万至50 万。所以超高分子量聚乙烯具备其他低等聚合产品所不可能具备的耐磨损和抗冲击能力。
超高分子量聚乙烯世界上最早由美国AlliedChemical 公司于1957年实现工业化，此后德国Hoechst公司、美国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也投入工业化生产。我国于1964年最早研制成功并投入工业生产，限于当时条件，产物分子量约150万左右，随着工艺技术的进步，目前产品分子量可达1080万以上。
超高分子量聚乙烯因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异特性，它几乎集中了各种塑料的优点，耐磨、耐冲、自润滑、耐腐蚀、吸水冲击能、耐低温、卫生安全、抗老化、寿命长、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合功能，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。耐低温性能优异，在-70℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。主要特性如下：
（1）耐磨性极高。比尼龙66和聚四氟乙烯高4倍，比碳钢高4~7倍，优于45#钢5倍以上，比不锈钢管接近10倍，是目前所有合成树脂中最好的，可用于制造受强磨损的设备部件。
（2）冲击强度很高。名列现有塑料首位，为聚碳酸酯的2倍，ABS的5倍，使用通常的试验方法，难以使其断裂破坏，并且温度越低冲击后的表面硬度反而越高，能在液氮温度（-196℃）下保持高韧性，这是其它任何塑料所不具备的特性。此性能使UHMWPE板在经常承受冲击的部位得到了广泛应用。
（3）抗腐蚀性。具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一定温度范围内能耐各种腐蚀性介质（酸、碱、盐）及有机介质（萘溶剂除外）。
（4）自润滑性好、不粘附、不结垢，摩擦因数低。其自润滑性与聚四氟乙烯相当，磨擦系数仅为0.006~0.009；仅为钢材磨擦系数的1/3－1/4。当它以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜添加润滑剂后的润滑性还要好。用其制成的管道流动阻力很小，可长期保持流速和流量不减。
（5）消音性。超高分子量聚乙烯冲击能吸收值在所有塑料中为最高，消音效果很好。UHMWPE 在压力作用下极易形成剪切带，能吸收大量的冲击能。甚至在-196℃下仍能保持一定的韧性。
（6）化学稳定性很高。在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质及有机介质的作用。
（7）抗粘附能力极强。仅次于“塑料王”聚四氟乙烯。与其他物质不易粘附、不结垢。
（8）完全卫生无毒，具有生理惰性和生理适应性。不霉变，不滋生细菌、卫生符合国家标准规定的指标，可用于接触食品和药物。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同意。可制成功能部件植入人体。
（9）优良的耐低温性。超高分子量聚乙烯在所有塑料中耐低温性是最佳的，即使在-269 ℃ 下仍具有一定冲击强度、耐磨性及延展性。可制作低温部件、管道，适应核工业等极低温度的工作环境。
（10）优良的抗内压强度、耐环境应力开裂性及抗快速开裂性。一般的聚乙烯产品不具备耐应力开裂性，而UHMWPE 具有优良的耐应力开裂性，抗蠕变性好，一般使用寿命可达50 年以上。
（11）优良的憎水性。UHMWPE 的吸水性极低，一般低于0.01%，几乎是不吸水的，在水中不膨胀，吸水率仅为尼龙6.1%，是工程塑料中吸水率最小的一种，所以在成型加工前不必进行干燥处理。
（12）重量轻。UHMWPE的密度在0.930~0.950g/cm3 之间。随着分子量的增加它的密度会逐渐减小，其原因是当分子量增大时分子链拉长，而较长的分子链会妨碍结晶，结果在长链聚合物中存在着很大的无定形区，因而使密度下降。UHMWPE密度在所有工程塑料中最小，比聚四氟乙烯轻56%，比聚碳酸酯轻22%；为钢的1/6。用于管道在装卸、运输、安装方面更为方便。
（13）拉伸强度高。由于UHMWPE具有超拉伸取向必备的结构特征，所以有超高拉伸强度，可通过凝胶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100-125 GPa，纤维强度迄今商品化的所有纤维最高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比芳纶纤维大50%（已经有用该纤维制造防弹衣的企业）。
（14）连接方便。管道产品采用翻边法兰或热熔连接，无需衬垫片，连接安全可靠、快捷方便、无需防腐、省工省力，充分体现出使用超高分子量聚乙烯管道“节能、环保、经济、高效”的优越性。
（15）管材抗震性能好。日本开发的改性聚氯乙烯管道系统主要目标在提高抗地震性能。
U H MW-PE 虽然具有很多优点，但也有许多不足之处，主要表现在：耐高温性能偏低、流动性差、加工难度大，这些不足给U H MW-PE 的加工带来了很高难度，因此曾一度限制了它的加工及应用。近年来，随着UHMW-PE加工技术的进步和合理化，其应用范围不断扩大，需求量将日益增长。
常用供水管材技术性能比较表
结束语：
综上，UHMW-PE 管集多种优异性能为一体，不仅可以作为耐磨管材，用于输送固体颗粒、粉状物料及浆体状固液混合物，而且可在民用领域满足各种流体、气体输送的需要，性能/ 价格比优异，是替代某些金属管和工程塑料管的理想管材，具有广阔的市场前景。随着人们对UHMW-PE 管的认识和了解，UHMW-PE管必将在国民经济各个领域发挥重要作用。
论文作者:何洪伟
论文发表刊物:《低碳地产》2016年12期
论文发表时间:2016/11/2
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