聚乙烯納米材料發展現狀及前景

岳曉嵐，孫 霞（貴州省地質礦產中心實驗室，貴州貴陽 550018）

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聚乙烯納米材料發展現狀及前景

岳曉嵐，孫 霞
（貴州省地質礦產中心實驗室，貴州貴陽 550018）

摘 要：聚乙烯納米材料又被稱為超高分子量聚乙烯（UHMWPE），主要是因為納米材料的結構單元非常小，僅在1-100nm之間，將聚乙烯與納米材料進行融合就得到了超高分子量聚乙烯。作為一種綜合性能良好的熱塑性工程塑料，聚乙烯納米材料的應用范圍非常廣泛。文章主要從聚乙烯納米材料的性能出發，分析它應用聚乙烯納米材料的必要性，探討聚乙烯納米材料的一般技術和發展前景。

關鍵詞：聚乙烯納米材料；性能；一般技術；發展現狀；前景

聚乙烯納米材料又被稱為超高分子量聚乙烯（UHMWPE），超高分子量聚乙烯發展迅猛，無論是UHMWPE的增長率還是需求量都在社會經濟的發展程度不斷增大。與其他工程塑料不一樣，超高分子量聚乙烯具有非常良好的耐沖擊、耐磨損、自潤滑性以及耐化學腐蝕的性能，可以應用于各種工程環境，這種工程塑料的出現對進一步提高工程質量奠定了堅實的基礎。超高分子量聚乙烯被廣泛的應用于各個領域，如機械、紡織、礦業、化工以及運輸等領域，為這些領域的進一步發展提供了充分的保障。除此之外，超高分子量聚乙烯還具有非常良好的地理惰性，所以又將它作為心臟瓣膜和矯形外殼零件等被廣泛應用于臨床醫學上，有效突破臨床醫學傳統限制，對提升我國臨床醫學水平作出了巨大的貢獻。因此，當前化工研究工作中，必須對聚乙烯分子量進行深入的探討和研究。

1 超高分子量聚乙烯的性能及發展現狀

1.1 性能

1.1.1 耐沖擊

超高分子量聚乙烯具有非常優異的耐沖擊性能，沖擊試驗證明，采用普遍使用的沖擊試驗方法無法使其遭到破壞。尤其是它的強度可以隨著分子量的增大而提高，當分子量達到最大值的時候，它又會隨著分子量的繼續升高而下降。除此之外，超高分子量聚乙烯材料的反復沖擊面非常高。

1.1.2 耐磨損

聚乙烯納米材料的耐磨性甚至可以超過一些金屬，充分說明了它具有非常強的耐磨性，而且這種材料的耐磨性與分子量是成正比的關系，分子量越大，它的耐磨性就越好。

1.1.3 自潤滑性

由于超高分子量聚乙烯極低的摩擦因數，使得它的自潤滑性非常好，當它的工作形式為滑動或轉動的時候，它的自潤滑性比鋼和黃銅還要好。

1.1.4 耐化學腐蝕

除強氧化酸液外，超高分子量聚乙烯材料在一定溫度和濃度范圍內可以不被任何腐蝕性介質侵害，這也充分說明了這種材料具有良好的耐化學腐蝕性能。

1.2 發展現狀

由聚乙烯納米材料的良好性能可以看出，這種材料可以廣泛應用于各個領域，統計表明，它不僅可以用于機械、紡織、礦業、化工以及運輸等領域，也可以作為心臟瓣膜和矯形外殼零件等被廣泛應用于臨床醫學上。聚乙烯納米材料最早是由美國某一公司進行的工業化生產，之后德國、美國以及日本一些石油化學公司也進入了工業化生產的階段。我國關于聚乙烯納米材料的工業化生產從1964年開始，隨著我國科學技術的不斷進步和發展，使得聚乙烯納米材料的分子量越來越高，性能也越來越好。聚乙烯納米材料的良好性能使其廣泛應用于各個領域，我國對于聚乙烯納米材料的生產年平均增長率在30%以上，年需求量更是隨著社會經濟的快速發展而擴大。但是，聚乙烯納米材料在應用中也存在一些缺陷，主要是與其他工程塑料相比，聚乙烯納米材料的耐熱性、剛度以及硬度偏低，再加上它的分子量比較大，熔融粘連度高，進一步加大了聚乙烯納米材料的加工難度。因此，在聚乙烯納米材料廣泛應用于各個領域的同時，為了完全發揮出聚乙烯納米材料的優勢，利用聚乙烯納米材料為各個領域進一步發展提供充分的保障，就必須針對聚乙烯納米材料存在的一些問題，進行深入的探討和研究，從而找出科學、有效的解決方法，盡量減小聚乙烯納米材料的加工難度，實現聚乙烯納米材料廣泛應用的重要意義。

2 聚乙烯納米材料的一般加工技術及發展前景

2.1 聚乙烯納米材料的一般加工技術

通過長期的經驗總結，目前普遍使用的聚乙烯納米材料的加工技術主要包括壓制燒結、擠出成型、注塑成型以及吹塑成型，而應用一些特殊的加工技術一般為凍膠紡絲、注塑等技術。本文主要對聚乙烯納米材料的一般生產技術進行討論：

2.1.1 壓制燒結

壓制燒結是一種比較原始的聚乙烯納米材料加工技術，這種方法在過去很長一段時間內發揮著極為重要的作用，但是這種加工技術的生產效率比較低，而且在加工過程中容易

出現氧化和降解的情況，對于聚乙烯納米材料的加工會形成極為不利的影響作用。隨著科學技術的進步和完善，為了提高聚乙烯納米材料的生產效率，石油化工公司開發出了新的超高度熔結加工方法，并采用了葉片式的混合機，有效提高了生產效率和生產質量。

2.1.2 擠出成型

擠出成型加工需要應用到一些設備，上世紀60年代聚乙烯納米材料加工中一般應用的是柱塞式擠出機。隨后，隨著科學技術的不斷進步和發展，對擠出成型加工設備也進行了優化和創新，為提高聚乙烯納米材料生產效率和生產質量奠定了堅實的基礎。

2.1.3 吹塑成型

由于在聚乙烯納米材料加工過程中，物料從模擠出之后容易因為彈性產生一定的回縮，容易造成一定的破壞問題，為了解決這個問題，逐漸開發出吹塑成型的加工技術。除此之外，注塑成型則是日本某石油化工公司研發出的加工技術，這種加工技術具有一定的優勢，在聚乙烯納米材料加工中的應用也發揮著極為重要的作用。2.2 聚乙烯納米材料的發展前景

通過聚乙烯納米材料的加工技術可以看出，石油化工公司為了提高聚乙烯納米材料的生產效率和生產質量，一直致力于研究加工技術，研究和開出了多種加工技術，將這些加工技術合理應用于聚乙烯納米材料生產中，有效提高了生產效率。從聚乙烯納米材料年增長率和年需求率可以看出，這種綜合性能良好的熱塑性工程塑料在各個領域的應用具有十分重要的意義，其未來的發展前景和需要進一步深挖的潛力非常大。因此，必須不斷對聚乙烯納米材料的加工技術進行深入的研究，實現加工技術優化和創新的重要目標。

3 結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，對聚乙烯納米材料的不斷優化，使得這種工程塑料的性能越來越突出，與其他工程塑料不一樣，超高分子量聚乙烯具有非常良好的耐沖擊、耐磨損、自潤滑性以及耐化學腐蝕的性能，可以應用于各種工程環境，對各個領域的進一步發展具有十分重要的意義。

參考文獻

［1］ 楊曉云.試述聚乙烯納米材料發展現狀及前景［J］.化工管理，2014，（35）：48.

Polyethylene Nanometer Materials Development Present Situation and Prospects

Yue Xiao-lan，Sun Xia

Abstract：Polyethylene nanomaterials is also known as ultra-high molecular weight polyethylene（UHMWPE），mainly because the structure unit of nanometer materials is very small，only between 1-100 nm，polyethylene and nanometer materials to get the ultrahigh molecular weight polyethylene.As a kind of good comprehensive properties of thermoplastic engineering plastic，Polyethylene nano material has a very wide range of application scope.This article mainly embarks from the polyethylene performance of nanomaterials，analysis the necessity of application of polyethylene nanomaterials，it discusses polyethylene general technology and development prospect of nanometer materials.

Key words：polyethylene nano materials；Performance；General technology；Current situation of the development；prospects

中圖分類號：TB383.1

文獻標志碼：B

文章編號：1003–6490（2016）02–0069–02

收稿日期：2016–02-01

作者簡介：岳曉嵐（1983—）女，四川蓬溪人，工程師，主要從事實驗測試工作。