超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的成型工艺及加工特点

一些研究人员已经开发了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料的注射成型或螺杆挤出技术。使用适合规格的设备和非常简单的厚壁零件设计的注射成型取得了有限的成功。螺杆挤压的尝试导致聚合物降解或设备损坏。UHMWPE最常用的加工技术是压力成型。薄板或废料通常是通过切割短条或块生产的。存在时，可采用电动往复推料进行滞后时间较长的进料口模具。

锻造技术已经发展到热压和压缩热模在大约390F。UHMWPE可通过热板焊接或自旋焊接连接在一起。加热到302T的板材可以在金属冲击设备上进行冲击。

粘结体系形成的节点承受的剪切值为6.3MPa。使用锋利的工具和冷却，UHMWPE更容易加工。为了使零件的横截面更好或更细，通常采用机械法。

机械加工过程如钻、磨、纺丝、锯、刨和螺纹切割是常规的。长时间的生产作业建议使用硬质合金工具。一些工艺是基于超高分子量聚乙烯和油的混合。所得到的凝胶可以在普通塑料挤出机上挤压成片状或细丝。将油从板中分离出来，使其成为多孔材料，适用于电解隔离板或滤膜。从凝胶丝中定向和分离油可以生产出比钢具有优越拉伸性能的纤维。

1. 超高分子量聚乙烯的加工特点

超高分子量聚乙烯虽然是热塑性塑料，但其加工性能并不好。

⑴超高分子量聚乙烯熔体粘度过大，可达108PA/S，即使熔体难以流动，熔体流动指数也接近于0，与PTFE (F4)非常相似。

(2) UHMWPE的临界剪切速率较低，且分子量越大，产物截面积越大，剪切速率越低。当UHMWPE剪切速率较低时，会出现熔体断裂、滑流、射流等问题，导致孔隙和分层现象。所以在挤压成型时，挤压速度不能太快，否则会发生熔体破裂，造成产品表面裂纹。

(3) UHMWPE的摩擦系数小，进料时容易打滑，所以一般采用柱塞式代替螺杆挤出机。

(4)UHMWPE热稳定性差，成型温度范围窄，易氧化降解。

⒉⒉超高分子量聚乙烯成型工艺

在过去，超高分子量聚乙烯只能通过烧结形成。现在发展了柱塞挤出、螺杆挤出、注射成型、吹塑成型等热塑性塑料加工方法，从而扩大了UHMWPE的应用范围;然而，这也导致了UHMWPE在加工过程中分子量的显著降低，影响了UHMWPE原有的优良性能，如耐磨性。因此，要获得高性能，最好采用烧结成型方法。

⑴烧结成型工艺:选用粉末树脂，分子量不受限制;

将粉末树脂压成各种形状的坯料(如棒、板、轮、套等)，压力为42MPa，保压时间为30~90秒，模具的热胀冷缩率为1~3%;然后在250~300℃下烧结，烧结时间根据产品厚度确定为1小时/10mino

⑵挤出成型工艺:应选用UHMWPE树脂与LDPE、LCP或助剂共混，以提高流动性。设备选用柱塞式或同方向双螺杆挤出机，以避免摩擦系数低、物料容易打滑的缺点。挤出温度180~200℃，螺杆转速10~ 15R /min;单螺杆挤出机也可用于形状简单的产品，但需要增加加工辅助设备，增加电机功率。

(3)注射成型工艺:还应选用与LDPE、LCP或添加剂共混的UHMWPE树脂;注塑机的螺杆和模具需要改进。注射压力12OMPa以上，螺杆转速40~60r/min，筒体温度180~220℃，模温85~110℃。

(4)挤压一压成型:先挤出熔融坯料，再加入模具，制成所需产品。