Doskonałe właściwości włókna UHMWPE

Unikalna struktura UHMWPE zapewnia mu doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne, ale elastyczna liniowa makrocząsteczkowa struktura szkieletu UHMWPE i jego wyjątkowo wysoka masa cząsteczkowa (długi szkielet cząsteczkowy) również ograniczają proces formowania tego materiału. Ze względu na swój długi łańcuch cząsteczkowy, łańcuch makrocząsteczkowy UHMWPE po stopieniu nadal utrzymuje wysoki stopień wzajemnego zwijania się i nawijania, co skutkuje jego dużą lepkością w stanie stopionym, który nie może tworzyć lepkiego stanu płynięcia, ale stan o wysokiej elastyczności, a topnienie indeks wynosi prawie 0. Dlatego metod wytłaczania i przędzenia oraz formowania powszechnie stosowanych w polietylenie nie można osiągnąć poprzez topienie na gorąco. Jednocześnie krytyczna szybkość ścinania UHMWPE w stanie wysokiej elastyczności jest niska, a lepkość stopu jest bardzo duża, więc łatwo jest sprawić, że powierzchnia produktu będzie nierówna, załamana, szorstka, pękająca w stopie i inne problemy w procesie wytłaczania lub formowania wtryskowego, co jest również czynnikiem utrudniającym obróbkę materiału. W porównaniu z włóknami konwencjonalnymi, w przypadku włókien UHMWPE największe znaczenie ma ich wysoka wytrzymałość na rozciąganie i moduł sprężystości, niska gęstość i wysoka odporność na uderzenia w oparciu o elastyczną strukturę łańcucha. Ponadto włókno UHMWPE charakteryzuje się doskonałą izolacją, odpornością na niskie temperatury, stabilnością chemiczną i hydrofobowością.
1 Włókno polietylenowe o ultrawysokiej masie cząsteczkowej, doskonałe właściwości mechaniczne
Włókno UHMWPE posiada doskonałe właściwości mechaniczne. Przy tej samej gęstości liniowej wytrzymałość na rozciąganie włókna UHMWPE jest 15 razy większa niż w przypadku liny stalowej, 40% większa niż w przypadku włókna aramidowego i 10 razy większa w przypadku wysokiej jakości włókna stalowego i zwykłego włókna kompozytowego. W porównaniu ze stalą, szkłem laminowanym E, nylonem, polienaminą ma wyższą wytrzymałość i moduł oraz najwyższą wytrzymałość w surowcach tej samej jakości.
2 Włókno polietylenowe o ultrawysokiej masie cząsteczkowej, doskonała gęstość i wytrzymałość właściwa
Gęstość włókna UHMWPE wynosi około {{0}},95 g/cm3 ~ 0,98 g/cm3, co oznacza mniejszą gęstość niż włókno węglowe i włókno aramidowe, a gęstość jest mniejsza niż gęstość wody, podobnie do polipropylenu, to specjalne włókno o wysokiej wydajności, o gęstości mniejszej niż woda.
Włókno UHMWPE jest rodzajem lekkiego włókna o wysokiej wytrzymałości, którego wytrzymałość właściwa jest znacznie lepsza niż włókno węglowe, aramidowe i inne specjalne włókna polimerowe.
Wytrzymałość na rozciąganie włókna UHMWPE wynosi około 2,8 ~ 4 N/tex (gęstość obliczona na 0,98 g/cm3, wytrzymałość na rozciąganie wynosi około 2744 MPa ~ 3920 MPa). Moduł sprężystości przy rozciąganiu wynosi około 91 ~ 140 N/tex (gęstość obliczona przy 0,98 g/cm3, wówczas moduł przy rozciąganiu wynosi około 90 GPa ~ 137 GPa). Chociaż wytrzymałość na rozciąganie włókna UHMWPE jest podobna do wytrzymałości specjalnych włókien, takich jak włókno węglowe i aramid, właściwa wytrzymałość na rozciąganie UHMWPE jest o około 50% wyższa niż wytrzymałość aramidu i włókna węglowego, co jest zasadniczo najwyższą wytrzymałością właściwą na rozciąganie polimeru obecnie specjalne włókno.
3 Włókno polietylenowe o bardzo wysokiej masie cząsteczkowej, doskonała odporność na zużycie
Ogólnie rzecz biorąc, im większy moduł surowca, tym mniejsza odporność na zużycie, ale w przypadku włókna UHMWPE jest odwrotnie. Ponieważ współczynnik tarcia włókna UHMWPE jest niski, im wyższy moduł, tym wyższa odporność na zużycie. Dlatego jego odporność na zużycie jest lepsza niż w przypadku innych doskonałych włókien chemicznych. Ze względu na swoją odporność na zużycie i zginanie ma doskonałe właściwości produkcyjne i przetwórcze oraz jest łatwy w produkcji innych materiałów polimerowych i tekstyliów.
4 Włókno UHMWPE jest odporne na korozję chemiczną
Struktura chemiczna włókna UHMWPE jest stosunkowo prosta, właściwości fizyczne są stosunkowo stabilne i ma tendencję do wysokiej struktury krystalicznej. Dlatego aktywny gen w mocnym kwasie i zasadzie nie jest łatwy do zaatakowania i tylko kilka innych wodnych roztworów organicznych substancji chemicznych może spowodować jego lekkie pęcznienie, a uszkodzenie jego właściwości mechanicznych jest mniejsze niż 10%. Włókna polietylenowe o bardzo wysokiej zawartości i włókna aramidowe charakteryzują się bardzo wysokim współczynnikiem zatrzymania wytrzymałości na ściskanie w różnych substancjach chemicznych. Odporność na korozję włókna polietylenowego o bardzo wysokiej zawartości jest znacznie wyższa niż włókna aramidowego. Jego struktura jest bardzo stabilna w kwasach, zasadach i solach, a jego wytrzymałość zostaje przełamana dopiero w roztworze podchlorynu sodu.
5 Włókno UHMWPE ma dobrą odporność na światło
Struktura chemiczna włókna UHMWPE jest stabilna, dlatego jego odporność na światło jest również najlepsza spośród nowych włókien chemicznych. Stopień utrzymania wytrzymałości włókna UHMWPE jest oczywiście wyższy niż nylonu, a współczynnik utrzymania wytrzymałości włókna aramidowego o wysokim i niskim module jest lepszy.
6 Inne właściwości włókna polietylenowego o ultrawysokiej masie cząsteczkowej
Włókno UHMWPE ma doskonałą hydrofobowość, odporność na wilgoć, izolację i żywotność. Jego odporność na wilgoć i zimno jest doskonała, a ciężar właściwy jest niewielki. Jest to jedyne nowe włókno chemiczne, które może unosić się na wodzie i idealnie nadaje się do włókien niskotemperaturowych. Ma jednak również wadę, a mianowicie niską temperaturę topnienia. W procesie produkcyjnym temperatura nie powinna przekraczać 130 stopni C, w przeciwnym razie na skutek słabego oddziaływania łańcucha struktury molekularnej włókna UHMWPE nastąpi relaksacja naprężeń i skrócenie żywotności. Włókna UHMWPE nie mają grup barwnikowych, co sprawia, że ​​są słabo przepuszczalne, a barwniki nie mogą wnikać w głąb włókien, co skutkuje słabym wybarwieniem. Wada ta wpływa na zakres jego podstawowych zastosowań.