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高压低密度聚乙烯(high pressure-low density polyethylene,HP-LDPE,简写为LDPE)实现工业化已有70多年的历史,尽管随着烯烃聚合催化剂的发现与发展,聚乙烯的品种和产量有了巨大的进展,但高压聚乙烯仍占有重要的地位。乙烯在高温高压下以自由基机理聚合成高分子量聚乙烯,具有以下特点:
(1)乙烯聚合反应过程是一个强烈的放热过程。乙烯的聚合热约为93.5kJ/mol(或3.3kJ/g),在235MPa、150~300℃下乙烯的比热容为2.51~2.85J/(g·℃),反应热如果不能及时移去,每1%乙烯发生聚合将使温度升高12~13℃。如果温度过高,还会导致乙烯分解。
(2)在高压下,乙烯已被压缩到密度为0.5g/mL的气密相状态,近似于不能再压缩的液体,此时乙烯分子间的距离显著缩短,从而增加了游离基与乙烯分子的碰撞概率,所以*发生聚合反应。
(3)高温下增长链的自由基活性大,*发生链转移反应,所得到的聚合物为带有较多支链的线型结构。通常每1000个碳链原子中含有20~30个支链,结晶度为45%~65%,密度在0.910~0.925g/mL,质轻、具柔性,耐低温性、耐冲击性较好。
HDPE应用场合:用于挤出包装薄膜,绳索,编织袋,渔网,水管;注塑低档日用品及外壳,非承载荷构件,胶箱,周转箱;挤出吹塑容器,中空制品,瓶子。
UHMWPE具备食品工业所要求的无毒性、耐水性及非黏着性。被为可直接与食品接触使用的材料。可用于啤酒、清凉饮料、调味品等的输送线。输送物品时,可以防止瓶子等的破损,降低噪音,减少输送带、输送螺杆等的磨损,并可减少电力损耗,它还可用来制造肉食、牛奶以及糖果蜜饯和面包食品生产设备的零部件。
UHMWPE具有优异的生理惰性和生理适应性,经美国食品及药物行政、农业部批准,可在医药与人体接触的领域使用,如作为心脏瓣膜、矫形零件、及节育植入体等的使用,是理想的高分子材料。有UHMWPE制成的腕臼和金属股骨组成的人工髋膝关节,耐磨性和安全性比PTFE更为优异。目前世界上已有数十万人接受了这类的置换。
UHMWPE具有优异的耐低温性能,可应用于各种冷冻机械中,并可作为核工业的耐低温部件,在低温**导领域中是较为理想的绝缘材料。UHMWPE对放射线具有优良的遮蔽效果,故可用作原子能发电站的遮蔽板。
UHMWPE电绝缘性能良好,尤其是介电损耗角正切值低,可用于制造电镀槽、辊子及在高频和**高频区间工作的绝缘子、绝缘拖架、电缆管道、短路器、电缆端子和其它电气装置。
UHMWPE可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、谷物之类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里,由于它具有优良的自润滑性、不粘性,可使上述粉状材料对储运设备不发生粘附现象,保证稳定输送。
煤、矿粉、粮食等的料斗过去采用不锈钢衬里进行装箱运输,现改用UHMWPE衬里,长期使用时,可减少发热现象,宝钢运送矿石的料斗采用UHMWPE,要比原先采用的金属材料使用寿命提高10~50倍。用UHMWPE制作料斗衬里便于施工、成本低,所以大发电厂输送煤的加料斗也采用了UHMWPE衬里。
采煤场的煤溜槽采用UHMWPE制造,可降低倾斜角度,从而提高开采量。输送40万t煤而不需要更换料槽,其使用寿命比衬镁合金的流料槽提高2倍。
UHMWPE用于流砂等的固体输送管道,与钢管相比寿命提高18倍,成本降至1/25,与尼龙管相比寿命提高3倍,成本降至1/8。在输送时,管内阻力比金属管小25%,大大提高了输送效率。
在滑槽、铲斗和矿石车厢的内衬等方面,用传统金属材料时,遇到寒冷潮湿天气,物料就会冻结在金属上,而采用UHMWPE则不会,从而大大减少了卸货时间。在散装货船的自卸漏斗上内衬一层UHMWPE板材后,平均卸货时间由原来的16~20h减少到8h。
UHMWPE自润滑性优异,泥土在其表面*滑动,而不会发生粘着,而且其耐冲击性、耐磨损性优良,适于制作农业和建筑机械的零部件。如联合收割机的滑动板、犁具外衬板、退土机的刮板、挖土机铲斗的内衬、翻斗车车厢的内衬等,可大幅度提高工作效率,减少能耗。
利用UHMWPE的自润滑性和耐磨性及耐寒性,可用于滑冰、滑雪板底板,主要采用UHMWPE制造;用UHMWPE覆盖滑雪道(层厚20mm),滑板速度可达110km/h。
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