超高分子量聚乙烯的成型工艺

由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。超高分子量聚乙烯的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，已使超高分子量聚乙烯由zui初的压制—烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其他特殊方法的成型。 

一般方法：

1.压制烧结

压制烧结是超高分子量聚乙烯zui原始的加工方法。此法效率颇低，易发生氧化和降解。为了提高效率，可采用直接电加热法。

超高速熔结加工法，采用叶片式混合机，叶片旋转的zui大速度可达150m/s，使物料仅在几秒内就可升至加工温度。

2.挤出成型

挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。双螺杆挤出多采用同向旋转双螺杆挤出机。

60年代大都采用柱塞式挤出机，70年代中期，日、美、西德等先后了单螺杆挤出工艺。日本三井石油化学公司zui早于1974年取得了圆棒挤出技术的成功。我国于1994年底出Φ45型超高分子量聚乙烯单螺杆挤出机，并于1997年取得了Φ65型单螺杆挤出管材工业化线的成功。

3.注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年了注塑成型工艺，并于1976年实现了商业化，之后又了往复式螺杆注塑成型技术。1985年美国Hoechst公司也实现了超高分子量聚乙烯的螺杆注塑成型工艺。我国1983年对国产XS-ZY-12型注射机进行了改造，成功地注射出啤酒罐装线用超高分子量聚乙烯托轮、水泵用轴套，1985年又成功地注射出医用人工关节等。

4.吹塑成型

超高分子量聚乙烯加工时，当物料从口模挤出后，因弹性恢复而产生一定的回缩，并且几乎不发生下垂现象，故为中空容器，特别是大型容器，如油箱、大桶的吹塑创造了有利的条件。超高分子量聚乙烯吹塑成型还可导致纵横方向强度均衡的高性能薄膜，从而解决了HDPE薄膜长期以来存在的纵横方向强度不一致，容易造成纵向破坏的问题。

特殊方法：

1.辊压成型

辊压成型是一种固态加工方法，即在超高分子量聚乙烯的熔点以下对其施加高压，通过粒子形变，有效地将粒子与粒子融合。主要设备是一带有螺槽的旋转轮和一带有舌槽的弓形滑块，舌槽与螺槽垂直。在加工过程中有效地利用了物料与器壁之间的摩擦力，产生的压力足够使超高分子量聚乙烯粒子发生形变。在机座末端装有加热支台，经过模口挤出物料。如将此项辊压装置与挤压机联用，可使加工过程连续化。

2.热处理

把超高分子量聚乙烯树脂粉末在140℃~275℃之间进行1min~30min的短期加热，发现超高分子量聚乙烯的某些物理性能出人意料地大大改善。用热处理过的超高分子量聚乙烯粉料压制出的制品和未热处理过的UHMPWE制品相比较，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低温机械性能大大提高了。

3.射频

采用射频加工超高分子量聚乙烯是一种崭新的加工方法，它是将超高分子量聚乙烯粉末和介电损耗高的炭黑粉末均匀混合在一起，用射频辐照，产生的热可使超高分子量聚乙烯粉末表面发生软化，从而使其能在一定压力下固结。用这种方法可在数分钟内模压出很厚的大型部件，其加工效率比超高分子量聚乙烯常规模压加工高许多倍。

4.多孔膜

将超高分子量聚乙烯溶解在挥发溶剂中，连续挤出，然后经一个热可逆凝胶/结晶过程，使其成为一种湿润的凝胶膜，蒸除溶剂使膜干燥。由于已形成的骨架结构限制了凝胶的收缩，在干燥过程中产生微孔，经双轴拉伸达到zui大空隙率而不破坏完整的多孔结构。这种材料可用作防水、通氧织物和耐化学品服装，也可用作超滤/微量过滤膜、复合薄膜和蓄电池隔板等。与其它方法相比，由此法制备的多孔超高分子量聚乙烯膜具有*的孔径、强度和厚度等综合性能。