南京化工职业技术学院毕业设计（论文）
图3：UHMWPE的M和冲击强度的关系
根据文献资料，UHMWPE和几种其他塑料按ASTM-D256方法测定的冲击强度值
表3：UHMWPE与一些工程塑料的抗冲击性能比较
性 能 单位 试验方法 UHMWPE PA66 POM PC PTFE ABS IZOD23℃ Kg.cm/ASTM 没破坏 6-11 8-13 71-95 15 16-44 冲击cm2 D256 强度-40110-115 1-3 2 11-18 2-3 - （缺℃ 口） 从上表可见，UHMWPE的常温抗冲击性能可与以耐冲击著称的聚碳酸酯媲美，优于常用的工程塑料。从上表亦可知，UHMWPE即使在-40℃低温下仍有很高的抗冲击性能，甚至在液氦（-269℃）温度下，仍能保持较好的耐冲击性能。这种优异的低温特性使UHMWPE得应用扩展到低温工程领域。
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图4：几种常见工程塑料的冲击强度比较
2.2.3很低的摩擦系数
UHMWPE非常耐磨，而且摩擦系数低，自润滑性良好，它的摩擦系数可以和聚四氟乙烯（PTFE）相媲美，是一种理想的轴承、轴套、滑块、衬里材料。选用UHMWPE作为设备的摩擦部件，除可提高耐磨寿命外，还可收到节能的效果。 根据文献资料，UHMWPE与低碳钢的摩擦系数见表4。UHMWPE与其他几种工程塑料的动态摩擦系数见表5。
表4：UHMWPE与低碳钢的摩擦系数
材料 低碳钢-低碳钢 低碳钢-UHMWPE UHMWPE- UHMWPE 静态 0.30-0.40 0.15-0.20 0.20-0.30
动态 0.25-0.35 0.12-0.20 0.20-0.30 表5：UHMWPE与其他几种工程塑料的动态摩擦系数
条件 材料 UHMWPE PTFE POM 尼龙/MOS PA66 无润滑 水润滑 油润 0.10-0.22 0.01-0.25 0.15-0.35 0.12-0.20 0.15-0.40 0.05-0.10 0.04-0.08 0.10-0.20 0.12 0.14-0.19 0.05-0.08 0.04-0.05 0.05-0.10 0.08-0.10 0.02-0.11 - 11 -
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从表4、表5可以看出UHMWPE摩擦系数比碳钢低；在工程塑料中，优于尼龙66、聚甲醛，与PTFE接近。 2.4.4良好的耐化学腐蚀性
UHMWPE具有良好的耐化学腐蚀性，除浓硝酸、浓硫酸外，它在所有的碱液、酸液中都不会受到腐蚀。并且可以在温度＜80℃的浓盐酸中应用；在＜20%的硝酸，＜75%的硫酸中是稳定的，它对海水、液体洗涤剂也很稳定（见表6）。
表6：UHMWPE的耐化学性能
化学试剂品种 20℃ 50℃ 80℃ 汽油 + + 0 柴油 + + 0 其他化合物 洗涤剂水溶液 + + + 盐水 + + + 无机酸 磷酸 + + + 硝酸（浓） 0 - - 硝酸（20%） + + + 盐酸（浓） + + + 硫酸（50%） + + + 水溶液 氯化钠 + + + 氯化锌 + + + 注：试验时间30天。+：稳定；0：比较稳定（抗拉强度减少在20%以内）；-：不稳定（抗拉强度减少超过20%）。
但是，UHMWPE在芳香烃或卤代烃化合物中（特别是稳定较高的状况下）极易溶胀。因此，应用时要特别注意。 2.2.5吸水性
UHMWPE吸水率很低（见表7），它几乎是不吸水，在水中不膨胀，比尼龙的吸水性小得多。
表7：UHMWPE与一些材料吸水率的比较
烃类 材料 UHMWPE 吸水率% ＜0.01 2.2.6热学性能
PA66 1.5 PC 0.15 POM 0.25 ABS 0.2-0.45 PTFE ＜0.01 按ASTM(负荷4.6kg/cm2)方法的测定，热变形温度为85℃，在较小的负荷下，使用温度可达90℃，在特殊情况下，在更高的温度下使用。由于UHMWPE是一种韧性极好的材料，因而它的耐低温性能也非常优异，在-269℃低温下，它仍具有一定的延展性，而没有脆裂迹象。
但是，UHMWPE的线膨胀系数较大，导热性很差，所以在设计制品时，要给予充分注意。
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南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 2.2.7电性能
UHMWPE在很宽的温度范围内，都具有很优良的电性能，它的体积电阻很大，击穿电压达50KV/mm，介电常数为2.3。在较宽的温度及频率范围内，很适宜作电气工程的结构材料。
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南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 3.UHMWPE的合成方法
超高分子量聚乙烯的合成方法与普通的高密度聚乙烯相类似。多采用齐格勒催化剂，在一定的条件下使乙烯聚合，即可得到超高分子量聚乙烯。此外，还有索尔维法和U.C.C气相法。 3.1齐格勒低压淤浆法
以β-TiCl3/Ai(C2H5)2Cl或TiCl4/Al(C2H5)2Cl为催化剂，以60-120℃馏分的饱和烃为分散介质（或以庚烷、汽油为溶剂），在常压或接近常压，75-85℃的条件下使乙烯聚合，便合成相对分子量100万-500万的超高分子量聚乙烯。
超高分子量聚乙烯和普通聚乙烯在聚合上的区别，主要有聚合温度不同、催化剂的浓度不同以及是否加氢（氢气主要用于断链）。由于聚合条件的不同导致聚乙烯相对分子质量不同，它们的物理机械性能及进行成型加工的方法等都有很大区别。 3.2索尔维法
索尔维法是把菲利普法所采用的环型反应器和以含镁化合物为载体的齐格勒高效催化剂结合的一种新的生产方法。
索尔维法的催化剂以氧化镁作为载体，有机金属化合物（如三乙基铝、三乙丁基铝、异戊烷基铝等）为催化剂，改变载体的活化温度，即可调节聚合物相对分子质量。
索尔维法的生产工艺是先将乙烯、共聚单体、催化剂、氢和己烷（稀释剂）一起加入环形反应器，反应温度60-90℃，反应压力3MPa停留时间2.5-3h，反应器内浆液浓度28%，乙烯的转化率可达85%-93%。聚合物浆液减压后进入第一汽提塔，除去全部未反应的乙烯和大部分溶剂。溶剂经冷凝和油水分离后，进入溶剂回收工序；聚合物进入第二汽提塔继续脱除残留溶剂，在这两个汽提塔中将催化剂的剩余活性彻底破坏，以免引起聚合。从第二汽提塔排出的浆液（聚合物粉末和水）经离心机、干燥、造粒后即得成品。 3.3U.C.C气相法
U.C.C气相法是美国联合碳化合物公司发明的使乙烯在硫化床中气相低压聚合，直接制造干粉状聚乙烯的方法。由于不用溶剂，因而没有淤浆法和溶液法中气体组分受到单体溶解度和扩散系数的限制。催化剂一般选用有机铬化物或齐格勒催化剂。以具有表面积50-1000m2/g的硅胶为载体。活化剂为有机铝化合物。载体硅胶的活化温度对催化体系的产率、分子量分布及聚合物的熔融指数有一定的影响。提高活化温度、不通氢气或通入少量氢气即可得熔融指数极小的超高分子量聚乙烯。催化活性提高几十万倍。
聚合反应在硫化床反应器中进行，聚合温度为95-105℃，压力为2.1MPa，停留时间3-5h。聚合前先在反应器中填入粉状聚乙烯，然后在80-90℃下通入氮气或乙烯经过净化系统进行循环，使氧和水分含量降至50-100mg/kg后排出，再用氮气在95-105℃下使粉状聚乙烯流态化，并加入三乙基铝使之与残留水分反应通入的乙烯除部分参加聚合外，大部分乙烯作为流态化所需的气流，并作为散热介质，单程转化率为2%-3%，循环乙烯量约为新加入量的50倍。
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