Εξαιρετικές ιδιότητες της ίνας UHMWPE

Η μοναδική δομή του UHMWPE του δίνει εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες, αλλά η εύκαμπτη γραμμική μακρομοριακή ραχοκοκαλιά του UHMWPE και το εξαιρετικά υψηλό μοριακό του βάρος (μακριά μοριακή ραχοκοκαλιά) περιορίζουν επίσης τη διαδικασία χύτευσης αυτού του υλικού. Λόγω της μακράς μοριακής αλυσίδας της, η μακρομοριακή αλυσίδα UHMWPE εξακολουθεί να διατηρεί υψηλό βαθμό αμοιβαίας κατσαρώματος και περιέλιξης μετά την τήξη, με αποτέλεσμα το υψηλό ιξώδες της στη λιωμένη κατάσταση, η οποία δεν μπορεί να σχηματίσει μια κατάσταση ιξώδους ροής αλλά μια κατάσταση υψηλής ελαστικότητας, και η τήξη ο δείκτης είναι σχεδόν 0. Επομένως, οι μέθοδοι επεξεργασίας και χύτευσης με εξώθηση και νηματοποίηση που χρησιμοποιούνται συνήθως στο πολυαιθυλένιο δεν μπορούν να επιτευχθούν μέσω θερμής τήξης. Ταυτόχρονα, ο κρίσιμος ρυθμός διάτμησης του UHMWPE σε κατάσταση υψηλής ελαστικότητας είναι χαμηλός και το ιξώδες του τήγματος είναι πολύ μεγάλο, επομένως είναι εύκολο να γίνει η επιφάνεια του προϊόντος ανώμαλη, τσακισμένη, τραχιά, ρωγμές τήγματος και άλλα προβλήματα στη διαδικασία εξώθησης ή χύτευσης με έγχυση, που είναι επίσης ένας παράγοντας που καθιστά δύσκολη την επεξεργασία του υλικού. Σε σύγκριση με τις συμβατικές ίνες, οι ίνες UHMWPE ανησυχούν περισσότερο για την υψηλή αντοχή εφελκυσμού και το μέτρο εφελκυσμού, τη χαμηλή πυκνότητα και την υψηλή αντίσταση κρούσης με βάση την εύκαμπτη δομή της αλυσίδας. Επιπλέον, η ίνα UHMWPE έχει εξαιρετική μόνωση, αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες, χημική σταθερότητα και υδροφοβικότητα.
1 Εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους ίνες πολυαιθυλενίου εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες
Η ίνα UHMWPE έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες. Κάτω από την ίδια γραμμική πυκνότητα, η αντοχή εφελκυσμού της ίνας UHMWPE είναι 15 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χαλύβδινου συρματόσχοινου, 40% υψηλότερη από εκείνη των ινών αραμιδίου και 10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των ινών χάλυβα υψηλής ποιότητας και των συνηθισμένων σύνθετων ινών. Σε σύγκριση με το χάλυβα, το γυαλί με πλαστικοποίηση E, το νάιλον, την πολυεναμίνη, έχει υψηλότερη αντοχή και μέτρο και έχει την υψηλότερη αντοχή σε πρώτες ύλες ίδιας ποιότητας.
2 Εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους ίνες πολυαιθυλενίου εξαιρετικής πυκνότητας και ειδικής αντοχής
Η πυκνότητα της ίνας UHMWPE είναι περίπου {{0}},95g/cm3 ~ 0,98g/cm3, η οποία έχει μικρότερη πυκνότητα από τις ίνες άνθρακα και τις ίνες αραμιδίου και η πυκνότητα είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού, παρόμοια σε πολυπροπυλένιο, είναι μια ειδική ίνα υψηλής απόδοσης με πυκνότητα μικρότερη από το νερό.
Η ίνα UHMWPE είναι ένα είδος ελαφριάς ίνας υψηλής αντοχής, η ειδική αντοχή είναι πολύ καλύτερη από τις ίνες άνθρακα, το αραμίδιο και άλλες ειδικές ίνες πολυμερούς.
Η αντοχή σε εφελκυσμό της ίνας UHMWPE είναι περίπου 2,8 ~ 4 N/tex (η πυκνότητα υπολογίζεται σε 0,98 g/cm3, η αντοχή εφελκυσμού είναι περίπου 2744 MPa ~ 3920MPa). Ο συντελεστής εφελκυσμού είναι περίπου 91 ~ 140 N/tex (η πυκνότητα υπολογίζεται στα 0,98 g/cm3, τότε ο συντελεστής εφελκυσμού είναι περίπου 90 GPa ~ 137 GPa). Αν και η αντοχή σε εφελκυσμό των ινών UHMWPE είναι παρόμοια με εκείνη των ειδικών ινών όπως οι ίνες άνθρακα και το αραμίδιο, η ειδική αντοχή εφελκυσμού του UHMWPE είναι περίπου 50% υψηλότερη από εκείνη του αραμιδίου και των ινών άνθρακα, που είναι βασικά η υψηλότερη ειδική αντοχή σε εφελκυσμό του πολυμερούς ειδικές ίνες επί του παρόντος.
3 Εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους ίνες πολυαιθυλενίου εξαιρετική αντοχή στη φθορά
Γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το μέτρο της πρώτης ύλης, τόσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση στη φθορά, αλλά για τις ίνες UHMWPE ισχύει το αντίθετο. Επειδή ο συντελεστής τριβής της ίνας UHMWPE είναι χαμηλός, όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση στη φθορά. Επομένως, η αντοχή του στη φθορά είναι ανώτερη από άλλες εξαιρετικές χημικές ίνες. Λόγω της αντοχής στη φθορά και της αντοχής στην κάμψη, έχει εξαιρετικά χαρακτηριστικά παραγωγής και επεξεργασίας και είναι εύκολο να κατασκευάσει άλλα πολυμερή υλικά και υφάσματα.
4 Η ίνα UHMWPE είναι ανθεκτική στη χημική διάβρωση
Η χημική δομή της ίνας UHMWPE είναι σχετικά απλή, οι φυσικές ιδιότητες είναι σχετικά σταθερές και έχει την τάση της υψηλής κρυσταλλικής δομής. Επομένως, το ενεργό γονίδιο στο ισχυρό οξύ και τη βάση δεν είναι εύκολο να προσβληθεί, και μόνο μερικά άλλα οργανικά χημικά υδατικά διαλύματα μπορούν να το κάνουν να διογκωθεί ελαφρώς και η βλάβη των μηχανικών ιδιοτήτων του είναι μικρότερη από 10%. Οι ίνες πολυαιθυλενίου εξαιρετικά υψηλής περιεκτικότητας και οι ίνες αραμιδίου έχουν πολύ υψηλούς ρυθμούς συγκράτησης στη θλιπτική αντοχή σε διάφορες χημικές ουσίες. Η αντοχή στη διάβρωση των ινών πολυαιθυλενίου εξαιρετικά υψηλής περιεκτικότητας είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των ινών αραμιδίου. Η δομή του είναι πολύ σταθερή σε οξέα, βάσεις και άλατα και η δύναμή του διασπάται μόνο σε διάλυμα υποχλωριώδους νατρίου.
Η ίνα 5 UHMWPE έχει καλή αντίσταση στο φως
Η χημική δομή της ίνας UHMWPE είναι σταθερή, επομένως η αντίσταση στο φως είναι επίσης η καλύτερη μεταξύ των νέων χημικών ινών. Ο ρυθμός συγκράτησης της αντοχής της ίνας UHMWPE είναι προφανώς υψηλότερος από αυτόν του νάιλον και ο ρυθμός συγκράτησης της αντοχής των ινών αραμιδίου υψηλού και χαμηλού συντελεστή είναι βελτιωμένος.
6 Άλλες ιδιότητες των ινών πολυαιθυλενίου εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους
Η ίνα UHMWPE έχει εξαιρετική υδροφοβικότητα, αντοχή στην υγρασία, μόνωση και διάρκεια ζωής. Η αντοχή του στην υγρασία και το κρύο είναι εξαιρετικές και το ειδικό βάρος είναι μικρό. Είναι η μόνη νέα χημική ίνα που μπορεί να επιπλέει στο νερό και είναι ιδανική για ίνες χαμηλής θερμοκρασίας. Ωστόσο, έχει και ένα μειονέκτημα, δηλαδή χαμηλό σημείο τήξης. Στη διαδικασία παραγωγής, η θερμοκρασία δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 130 βαθμούς C, διαφορετικά, λόγω της αδύναμης αλληλεπίδρασης μεταξύ της αλυσίδας μοριακής δομής της ίνας UHMWPE, θα προκαλέσει χαλάρωση του στρες και θα συντομεύσει τη διάρκεια ζωής. Οι ίνες UHMWPE δεν έχουν ομάδες βαφής, γεγονός που τις καθιστά ελάχιστα διαπερατές και οι χρωστικές δεν μπορούν να διεισδύσουν στις ίνες, με αποτέλεσμα την κακή βαφή. Αυτό το ελάττωμα επηρεάζει το εύρος των πρωταρχικών χρήσεών του.