UHMWPE的市场状况及改性.docx

超高分子量聚乙烯的改性普通聚乙烯的分子量一般在5—30，而超高分子量聚乙烯可达到100—400万。[1]其耐磨性、抗冲击性居于现有塑料之冠，自润滑性好，不结垢，在低温时抗冲击强度仍保持较高数值。[2]在我国，超高分子量聚乙烯制品应用越来越广泛，是我国“九五”计划《优先发展的高新技术产业化重点领域指南》的推广项目。[3]超高分子量聚乙烯管在2001年被科学技术部国科计字（2000）056号文件列为国家科技成果重点推广计划，属化工类新材料、新产品。国家计委科技部将超高分子量聚乙烯管材列为当前优先发展的高科技产业重点领域项目。超高分子量聚乙烯管可用于各行业，如食品加工油脂原料加工、酿酒原料、医药、建材化工、石矿粉、原盐等行业的固体颗粒、粉末的耐磨输送；可以取代钢管和昂贵的合金钢管、不锈钢管，用于各行业的浆体状固液混合物输送，解决输送过程中的管道磨损、腐损和结垢等问题，如煤炭、矿业矿浆输送、水煤浆输送、热电厂粉煤灰输送，江河湖泊疏浚、市政排污疏泥、制盐化工浆体输送等；可用于各行业的流体输送，如：化工行业中各种腐蚀性介质输送、石油行业原油、成品油输送、沿海地区（含有大量含卤空气及海水，对钢管腐蚀严重）、港口管道、海水利用、市政供排水等；可在燃气、天然气、液化气或其它气体的输送中发挥重要作用。[4]超高分子量聚乙烯以优异的耐磨性、抗冲击性在耐磨管道方面得到越来越多的认可，从2000至今已有十个年头，技术成熟，现阶段正处于市场扩大阶段。目前生产超高分子量聚乙烯管材的厂家全国有三十几家，主要集中在山东、河南、山西、江苏等地，山东占了一半，最大的一家约有四十条生产线，一般都在十几条生产线。首家超高分子量聚乙烯管材厂于2000年在济南投产，然后在淄博建厂，均有十几条生产线。但目前由于各种原因（主要是投资人之间的矛盾）企业已经转行或消失，目前生产能力最大的有以下几家：江苏泰州申视塑料有限公司，山东东方塑料有限公司，山东金达管业，山东迪浩耐磨管道有限公司，山东科力公司，洛阳国润管业。[5]由于UHMWPE的分子链缠结，使得它在成型方法上受到巨大的限制，以前的加工仅能由烧结成型或压制成型。当用螺杆挤出机时，在螺杆上的运动近似于固体输送、移动过程，即“粉末—半固体—高粘弹体”的变化过程，是典型的“塞流”输送机理，没有自由流动的粘流态，物料容易堵塞在压缩段包附螺杆一起旋转而无法挤出，这种现象也叫“料塞”，这正是使用普通的，未经改造单螺杆挤出机加工UHMWPE时遇到的最大难题。[6]目前，针对UHMWPE的改性主要有以下几种。共混改性共混改性是改善UHMWPE熔体流动性最有效、简便的途径。共混时所用的第二组分主要是指低熔点、低粘度的树脂，如低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚酯等。当共混体系被加热到熔点以上时，UHMWPE就会悬浮在第二组分的液相中，形成可挤出、可注射的悬浮体物料。在冷却过程中会形成较大的球晶，球晶之间有明显的界面。在这些界面上存在着由分子链排布不同引起的内力，由此会导致产生裂纹，所以与基体聚合物相比，共混物的拉伸强度有所下降。当受外力冲击时，裂纹会很快沿球晶界面发展而断裂，引起冲击强度降低。为保持共混体系的力学性能，可以采用加入适量成核剂，如硅灰石、苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐的方法阻止其力学性能下降。[7]UHMWPE与分子量低的LDPE（低密度聚乙烯，分子量在1000～20000，以5000～12000为最佳）共混可使其成型加工性获得显著改善，但同时会使拉伸强度、挠曲弹性等力学性能有所下降。从上图中可以看出随着LLDPE（线型低密度聚乙烯）的加入，UHMWPE的力学性能呈下降趋势，但屈服强度和断裂伸长率的变化程度并不相同。这是因为LLDPE与UHMWPE的分子链结构不同，LLDPE本身较低的屈服强度使共混体系的屈服强度有明显下降。但由于二者具有一定的相容性，相界面有较好的粘结。因此，由界面上分子链排布不同而引起的内应力不会有太大的提高，裂纹的产生和发展也就不会有太大的加剧，从而使得体系的断裂伸长率不会随LLDPE含量的增加而有较大幅度的下降。Paimal对UHMWPE与LLDPE（线型低密度聚乙烯）共混物进行了研究。采用同步和顺序投料方式，在密炼机、混料机中制备UHMWPE与LLDPE共混物。同步投料即在密炼温度180℃时，将两种组分同时加入密炼机内混炼；顺序投料即在250℃时先将UHMWPE树脂加入混料机中混料，然后将其冷却到180℃，再加入LLDPE继续混炼。投料方式对共混物的流变性能和力学性能影响极大。差示扫描量热及小角激光散射图像分析仪分析表明，顺序投料方式制备的共混物中，UHMWPE和LLDPE组分之间发生共结晶现象而且两种组分的混合均匀程度由于同步投料方式制备的共混物