ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE

定义：具有超高分子量(分子量通常达150万以上)的聚乙烯品种。具有优良的耐冲击性和自润滑性。

材料科学技术（一级学科）；高分子材料（二级学科）；塑胶（三级学科）

由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。近年来，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，已使超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

一般加工技术

压制烧结是超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）最原始的加工方法。此法生产效率颇低，易发生氧化和降解。为了提高生产效率，可採用直接电加热法〔1〕；另外，Werner和Pfleiderer公司开发了一种超高速熔结加工法〔2〕，採用叶片式混合机，叶片旋转的最大速度可达150m/s，使物料仅在几秒内就可升至加工温度。

挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺桿挤出机和双螺桿挤出机。双螺桿挤出多採用同向旋转双螺桿挤出机。　60年代大都採用柱塞式挤出机，70年代中期，日、美、西德等先后开发了单螺桿挤出工艺。日本三井石油化学公司最早于1974年取得了圆棒挤出技术的成功。我国于1994年底研製出Φ45型超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）专用单螺桿挤出机，并于1997年取得了Φ65型单螺桿挤出管材工业化生产线的成功。

日本三井石油化工公司于1974年开发了注塑成型工艺，并于1976年实现了商业化，之后又开发了往复式螺桿注塑成型技术。1985年美国Hoechst公司也实现了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的螺桿注塑成型工艺。我国1983年对国产XS-ZY-125A型注射机进行了改造，成功地注射出啤酒罐装生产线用超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）托轮、水泵用轴套，1985年又成功地注射出医用人工关节等。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）加工时，当物料从口模挤出后，因弹性恢复而产生一定的回缩，并且几乎不发生下垂现象，故为中空容器，特别是大型容器，如油箱、大桶的吹塑创造了有利的条件。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）吹塑成型还可导致纵横方向强度均衡的高性能薄膜，从而解决了HDPE薄膜长期以来存在的纵横方向强度不一致，容易造成纵向破坏的问题。

UHMWPE极高的分子量赋予其优异的使用性能，而且属于价格适中、性能优良的热塑性工程塑胶，它几乎集中了各种塑胶的优点，具有普通聚乙烯和其它工程塑胶无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能。事实上，目前还没有一种单纯的高分子材料兼有如此众多的优异性能。

UHMWPE的耐磨性居塑胶之冠，并超过某些金属，图1为UHMWPE与其它材料耐磨性比较。从图1可以看出，与其它工程塑胶相比，UHMWPE的沙浆磨耗指数仅是PA66的1/5，HEPE和PVC的1/10；与金属相比，是碳钢的1/7，黄铜的1/27。这样高的耐磨性，以致于用一般塑胶磨耗实验法难以测试其耐磨程度，因而专门设计了一种沙浆磨耗测试装置。UHMWPE耐磨性与分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。

UHMWPE的冲击强度，在所有工程塑胶中名列前茅，图2为UHMWPE与其他工程塑胶冲击强度比较，从图2中可以看出，UHMWPE的冲击强度约为耐冲击PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBTP的10余倍。耐冲击性如此之高，以致于採用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏。其冲击强度随分子量的增大而提高，在分子量为150万时达到最大值，然后随分子量的继续升高而逐渐下降。值得指出的是，它在液氮中（-195℃）也能保持优异的冲击强度，这一特性是其它塑胶所没有的。此外，它在反覆冲击表面硬度更高。

UHMWPE有极低的摩擦因数（0.05～0.11），故自润滑性优异。表1为UHMWPE与其他工程塑胶摩擦因数比较。从表1可以看出，UHMWPE的动吗擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2，在无润滑条件下仅次于塑胶中自润滑性最好的聚四氟乙烯（PTFE）；当它以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。因此，在摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。

UHMWPE具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一定温度和浓度範围内能耐各种腐蚀性介质（酸、硷、盐）及有机介质（荼溶剂除外）。　其在20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30d，外表无任何反常现象，其它物理性能也几乎没有变化。

UHMWPE具有优异的冲击能吸收性，冲击能吸收值在所有塑胶中最高，因而噪声阻尼性能很好，具有优良的削音效果。

UHMWPE具有优异的耐低温性，在液氦温度（-269℃）下仍具有延展性，因而能够用作核工业的耐低温部件。

UHMWPE卫生无毒，可用于接触食品和药物。

UHMWPE表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力仅次于塑胶中不粘性最好的PTFE，因而製品表面与其它材料不易粘符。

UHMWPE吸水率很低；一般小于0.01%，仅为PA66的1%，因而在成型加工前一般不必乾燥处理。

UHMWPE与其它工程塑胶密度比较相对来说低。

由于UHMWPE具有朝拉伸取向必备的结构特徵，所以有无可匹敌的超高拉伸强度，因此可通过凝胶纺丝法製得超高弹性模量和强度的纤维，其拉伸强度高达3～3.5GPa,拉伸弹性模量高达100～125GPa；纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中最高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比芳纶纤维大50%。

机械行业：用于仪表罩壳、部分零件及电器零件等。

三类植入物中可以作为人工关节植入物，用于摩擦副的界面，比如胫骨垫片、髋臼内衬等等。

製造人工槽装衬、闸板，链板，振动筛板，输送板，矿车衬板。 　一般机械工业：製造各种轴套，齿轮，衬套，滑动板，叶轮等。

主要製品有自卸车，自卸船衬板，火车车辆耐冲击零件等。

主要生产真空吸水箱面板和刮水板，压密部件，接头，机动密封轴桿，片导轮，刮刀，过滤器等。

製造各种皮结，卷纤子，打梭棒，齿轮，联结。扫花桿，缓冲块，桿轴套，摆动后梁等抗冲击耐磨损零件。

製造面板，菜板，工作面板，凸轮，齿轮等。

製造各种规格滚压头，滤板，车轮等。

滑雪具衬里，履带冰雪汽车部件，滑翔机拦地板，钢球装置部件，各种轴承衬瓦套，滚动球道，机动雪橇零件等。