Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ UHMWPE)

16.05.2015

Разновидности СВМПЭ UHMWPE UPE

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE, PE-UHMW, UPE) также известен, как High modulus polyethylene (HMPE), High perfomance polyethylene (HPPE), PE-1000, ПЭ-1000. Полиэтилен(ПЭ) – термопластичный полимер этилена, является самой распространённой в мире пластмассой. СВМПЭ представляет собой разновидность полиэтилена с наибольшей из всех ПЭ молекулярной массой.

Характеристики СВМПЭ UHMWPE UPE, совместимость со средами

Свойства СВМПЭ определяются, прежде всего, очень большим значением молекулярной массы (от 3 до 10 миллионов грамм на моль). Длинные линейные цепочки полиэтилена с относительно слабыми межмолекулярными связями оказываются в той или иной мере связанными между собой посредством физических узлов (зацепление молекул), а также проходными молекулами.

Физические свойства СВМПЭ

Проходные молекулы исходного кристаллического полимера и физические узлы сохраняются и при деформировании полиэтилена, связывая отдельные участки элементов надмолекулярной структуры и обеспечивая их прочность. По мере увеличения числа макромолекул содержание таких проходных цепей и физических узлов возрастает, следовательно, увеличивается количество связываемых ими элементов надмолекулярной структуры. Это, в свою очередь, приводит к увеличению прочности, стойкости к удару и к растрескиванию СВМПЭ.

Уникальные механические свойства СВМПЭ (UPE)

СВМПЭ (UPE) проявляет уникальные механические свойства, обладает высокой износостойкостью, стойкостью к удару и истиранию и абразивному износу, превосходя по данным качествам другие полимеры и многие сорта стали. СВМПЭ имеет хорошие антифрикционные свойства, сравнимые с фторопластами и полиамидами.

СВМПЭ (UPE) морозостойкий материал, например, сохраняет высокую ударостойкость при температуре -100°С и сохраняет высокое значение ударной вязкости вплоть до -180°С. Благодаря строению молекул СВМПЭ является термопластичным веществом с относительно невысокой температурой плавления (144°С - 152°С), поэтому изделия из СВМПЭ не рекомендуется эксплуатировать при температурах превышающих 80°С-100°С (кратковременно до 130°С).

СВМПЭ (UPE) обладает отличной стойкостью к действию щелочей любой концентрации и водных растворов нейтральных, кислых и основных солей. СВМПЭ стоек к органическим кислотам, а также к концентрированным соляной и плавиковой кислотам. Серная кислота до 80%-ной концентрации при комнатной температуре не оказывает на СВМПЭ никакого воздействия.

СВМПЭ, как и обычный полиэтилен низкого давления (ПЭНД), изменяет свои свойства и даже разрушается под действием окислителей. Азотная кислота, даже при довольно низкой концентрации, разрушает СВМПЭ. Окисление и разрушение значительно усиливаются при увеличении температуры эксплуатации изделия.

Жидкий и газообразный хлор и фтор также разрушают СВМПЭ, а бром и йод поглощаются им и диффундируют сквозь полимер. Однако разбавленные растворы хлора и различные отбеливающие вещества слабо действуют на СВМПЭ.

СВМПЭ обладает низкой газо и паро- проницаемостью. Проницаемость СВМПЭ наименьшая для сильнополярных веществ и наибольшая для углеводородов, поэтому СВМПЭ выгодно отличается от других полимеров малой проницаемостью для воды и водяных паров. В связи с этим изделия из СВМПЭ пригодны для использования не только во влажном воздухе, но и при непосредственном контакте с водой.

СВМПЭ обладает высокой физиологической инертностью.

Применение СВМПЭ UHMWPE UPE

Уникальное сочетание химической стойкости, твёрдости, скольжения, относительно низкая стоимость СВМПЭ позволяют использовать его как в качестве экономически эффективной замены дорогостоящих материалов, так и в качестве материала, оптимального для определенных задач.

СВМПЭ (UPE) применяется для изготовления деталей машин для целлюлозобумажной, горнорудной, химической, текстильной, судостроительной, авиационной, атомной, электротехнической промышленности. Благодаря хладостойкости СВМПЭ применяется в криогенной технике. Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена используются в производстве противопульных жилетов и брони, превосходя по ряду качеств кевлар. Тросы и кабели судов, изготовленные из СВМПЭ и известные как "SpectraWires", обладают высокой прочностью и не тонут в воде. Тросы и ткани применяются в альпинистском снаряжении, парусном и парашютном спорте. СВМПЭ используется для производства ограждения хоккейных полей, покрытия кегельбанов, клюшек, касок, лодок, волокон для теннисных ракеток, лески для рыбной ловли.

СВМПЭ (UPE) широко применяется в производстве шлангов и рукавов в качестве внутреннего слоя, контактирующего с рабочей средой. СВМПЭ сравним с политетрафторэтиленом (ПТФЭ, PTFE, тефлон, фторопласт-4) по химической стойкости, при этом значительно превосходит их по стойкости к абразивному износу со стороны рабочей среды. С другой стороны, СВМПЭ заметно уступает ПТФЭ по устойчивости к высоким температурам. Рабочая температура СВМПЭ ограничена 100°С, кратковременно 135°С, рабочая температура покрытия ПТФЭ – свыше 260°С, рабочая температура изделия с покрытием из ПТФЭ обычно ограничена свойствами резиновой основы шланга.

Биологическая инертность и свойства, допускающие возможность стерилизации материала, позволяют применять СВМПЭ в медицинской и пищевой промышленности. Так, СВМПЭ применяется для изготовления эндопротезов, особенно протезов крупных суставов. СВМПЭ повышенной степени чистоты сочетает биологическую инертность, механическую прочность и низкий коэффициент трения, что позволяют создавать протезы, способные выдерживать очень высокие нагрузки на сжатие и трение в течение времени, равного сроку жизни человека.

В нашем ассортименте представлен резиновый шланг для кислот и щелочей Elaflex UTD, UTS, UTL с внутренним покрытием из высокомолекулярного полиэтилена, предназначенный как для жидких, так и для пастообразных сред в том числе и химически агрессивных.

Технология производства СВМПЭ UHMWPE UPE

Промышленная полимеризация СВМПЭ была освоена компания Ruhrchemie AGв 1950-х, сейчас данный материал производится многими компаниями, в т.ч. DSM, Ticona, Braskem, BASF AG, Mitsui, Honeywell и др.

В России работает ряд опытно-промышленных производств, например «Полинит» ("Казаньоргсинтез"), ФГУП «ВНИИСВ» (Тверь). Холдинг Сибур сообщал о планах развития промышленного синтеза СВМПЭ на базе "СИБУР-Томскнефтехим".

СВМПЭ синтезируется из мономерных молекул этилена путем синтеза на основе металлоценовых катализаторов. СВМПЭ обрабатывается путем прессования, плунжерной экструзии, спекания. К новым методам следует отнести выдувное формования пленки, гель-формование (гель-формирование, гель-прядение) и гидроэкструзию. Гель-формование является ключевой технологией для производства волокон.

Некоторые торговые марки СВМПЭ UHMWPE UPE

СВМПЭ выпускается под различными торговыми марками. Polymin SK (Полимин СК, BASFAG, Германия), Polystone M (Полистон М, Roechling", Германия), Tivar (тивар, Quadrant, Бельгия),Dehoplast (Simona, Германия), Tecafine PE10 (Текафайн ПЕ10, Ensinger, Германия), Okulen 2000 (Окулен 2000, SP-Plast, Финляндия). Волокна СВМПЭ: Dyneema (Дайнима, DSM N.V., Нидерланды), Spectra (спектра, Honeywell, США), ПолинитСВ (Полинит, Россия).