Высокомолекулярный (ВМП) и сверхвысокомолекулярный полиэтилены (СВМПЭ)

Дата:
22.10.2024
Наименования
ВМП – высокомолекулярный полиэтилен в отечественной терминологии, HMWPE – highmolecularweightpolyethylene - в зарубежной терминологии; СВМПЭ – сверхвысокомолекулярный полиэтилен в отечественной терминологии, UHMWPE – ultra-highmolecularweightpolyethylene – в зарубежной терминологии
Кроме того, можно встретить также наименование PE500 для высокомолекулярного полиэтилена и PE1000 для сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
При дальнейшем увеличении в процессе полимеризации молекулярной массы материала до 0.5*106 г/моль мы получаем т.н. высокомолекулярный полиэтилен (ВМП) а начиная с 0. 5*106 г/моль материал классифицируется уже как сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Сверхвысокая молекулярная масса СВМПЭ определяет его уникальные физико-механические свойства, резко отличающие его от всех других марок полиэтилена.
Вложение 641
Значения молекулярной массы для различных марок полиэтилена (ПЭНД, ВМП, СВМПЭ)
В настоящее время значение молекулярной массы сверхвысокомолекулярного полиэтилена в основном находится в пределах 9.2-10.5 *106 г/моль.
Отдельно стоит остановится на стойкости к абразивному износу этих материалов, в особенности СВМПЭ.
Значение данного параметра получают путем проведения испытаний по методике Sand-Slurry Test, когда образец СВМПЭ вращается определенное время в водно-песчаной взвеси и путем взвешивания определяется количество потерянного материала. Чем оно меньше – тем выше стойкость к истиранию. Описание технологии данного теста – см. здесь.
Результаты данного теста для различных материалов приведены на следующей диаграмме:
Вложение 496
Из диаграммы следует что стойкость к истиранию СВМПЭ почти в два раза выше чем у стали марки ST 37.
Другие свойства высокомолекулярного и сверхвысокомолекулярного полиэтиленов – см. здесь.
Процесс экструзии возможно реализовать лишь для высокомолекулярного полиэтилена (ВМП) и до толщин листа не более 15 мм.
Другое ограничение – невозможность полноценной сварки данных материалов, поскольку даже будучи нагретыми до температуры плавления они не переходят в текучее состояние и по своим свойствам напоминают резину.
Данные материалы, удельный вес которых в общем объеме производимого полиэтилена различных марок крайне мал, производятся в основном в виде полуфабрикатов – прессованных листов (СВМПЭ и ВМП листы), экструдированных листов (только ВМП листы), плит, стержней, профилей и т.д.
Более подробно об ассортименте материалов – см. здесь.
Высокомолекулярный и сверхвысокомолекулярный полиэтилены широко применяются в следующих отраслях:
ВМП – высокомолекулярный полиэтилен в отечественной терминологии, HMWPE – highmolecularweightpolyethylene - в зарубежной терминологии; СВМПЭ – сверхвысокомолекулярный полиэтилен в отечественной терминологии, UHMWPE – ultra-highmolecularweightpolyethylene – в зарубежной терминологии
Кроме того, можно встретить также наименование PE500 для высокомолекулярного полиэтилена и PE1000 для сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Описание
Как уже отмечалось выше, свойства различных марок полиэтилена зависят от строения молекулярной цепочки, молекулярного веса материала и степени полимеризации. Минимальный молекулярный вес определяет высокую эластичность и текучесть расплава полиэтилена низкой плотности (ПНП), с ростом молекулярного веса растет жесткость и механическая прочность материала и полиэтилен низкого давления уже значительно отличается по своим свойствам от ПНП.При дальнейшем увеличении в процессе полимеризации молекулярной массы материала до 0.5*106 г/моль мы получаем т.н. высокомолекулярный полиэтилен (ВМП) а начиная с 0. 5*106 г/моль материал классифицируется уже как сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Сверхвысокая молекулярная масса СВМПЭ определяет его уникальные физико-механические свойства, резко отличающие его от всех других марок полиэтилена.
Вложение 641
Значения молекулярной массы для различных марок полиэтилена (ПЭНД, ВМП, СВМПЭ)
В настоящее время значение молекулярной массы сверхвысокомолекулярного полиэтилена в основном находится в пределах 9.2-10.5 *106 г/моль.
Свойства
Высокомолекулярный и сверхвысокомолекулярный полиэтилены являются инженерными термопластами с универсальными физико-механическими свойствами для применения в самых разных областях. Они обладают высокой морозостойкостью, коррозионной стойкостью, ударопрочностью, стойкостью к абразивному воздействию, низким коэффициентом трения, физиологической инертностью и пр.Отдельно стоит остановится на стойкости к абразивному износу этих материалов, в особенности СВМПЭ.
Значение данного параметра получают путем проведения испытаний по методике Sand-Slurry Test, когда образец СВМПЭ вращается определенное время в водно-песчаной взвеси и путем взвешивания определяется количество потерянного материала. Чем оно меньше – тем выше стойкость к истиранию. Описание технологии данного теста – см. здесь.
Результаты данного теста для различных материалов приведены на следующей диаграмме:
Вложение 496
Из диаграммы следует что стойкость к истиранию СВМПЭ почти в два раза выше чем у стали марки ST 37.
Другие свойства высокомолекулярного и сверхвысокомолекулярного полиэтиленов – см. здесь.
Виды изделий, производимых из ВМП и СВМПЭ
Высокая молекулярная масса и степень полимеризации (в особенности, сверхвысокомолекулярного полиэтиленов), которые определяют их во многом уникальные свойства с другой стороны ограничивают возможности их переработки. В частности на данных материалах невозможно реализовать инжекционное литье, ротационное формование и т.д., поэтому большинство изделий получают путем т.н. «прессования», хотя этот термин не совсем корректен.Процесс экструзии возможно реализовать лишь для высокомолекулярного полиэтилена (ВМП) и до толщин листа не более 15 мм.
Другое ограничение – невозможность полноценной сварки данных материалов, поскольку даже будучи нагретыми до температуры плавления они не переходят в текучее состояние и по своим свойствам напоминают резину.
Данные материалы, удельный вес которых в общем объеме производимого полиэтилена различных марок крайне мал, производятся в основном в виде полуфабрикатов – прессованных листов (СВМПЭ и ВМП листы), экструдированных листов (только ВМП листы), плит, стержней, профилей и т.д.
Более подробно об ассортименте материалов – см. здесь.
Сферы применения ВМП и СВМПЭ
Высокая стойкость к абразивному износу в сочетании с крайне низким коэффициентом поверхностного трения определяет применение данных материалов для изготовления защитных покрытий горно-обогатительного оборудования, деталей и элементов конструкций, подвергающихся ударной нагрузке, фильтров для пищевой и химической промышленности, сверхпрочных тканей и нитей для производства средств бронезащиты, а также изготовления спортивного инвентаря (скользящие поверхности лыж, катки и т.д.).Высокомолекулярный и сверхвысокомолекулярный полиэтилены широко применяются в следующих отраслях:
- Машиностроение
- Горная и угледобывающая отрасли
- Энергетика
- Пищевая промышленность
- Сельское хозяйство
- Строительство спортивных сооружений