高强高模聚乙烯整理信息.docx

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高强高模聚乙烯整理信息

一、高强高模聚乙烯基础知识

1、高强高模聚乙烯定义

高强高模聚乙烯纤维即超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE），是以超高分子量聚乙烯为原料，将其溶解于一种特殊的溶剂中，再由喷丝孔喷出成丝。

2、高强高模聚乙烯的优点

2.1耐磨性

UHMWPE的耐磨性居塑料之冠，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，与其它工程塑料相比，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，以致于用一般塑料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。

2.2耐冲击性

UHMWPE的冲击强度，在所有工程塑料中名列前茅，图2为UHMWPE与其他工程塑料冲击强度比较，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，以致于采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，这一特性是其它塑料所没有的。

此外，它在反复冲击表面硬度更高。

　　2.3自润滑性

UHMWPE有极低的摩擦因数（0.05～0.11），故自润滑性优异。

表1为UHMWPE与其他工程塑料摩擦因数比较。

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料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。

2.4耐化学药品性

UHMWPE具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质（酸、碱、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。

　　2.5冲击能吸收性

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

2.6耐低温性

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。

2.7卫生无毒

UHMWPE卫生无毒，完全符合日本卫生协会的标准，并得到美国食品及药物行政管理局和美国农业部的认可，可用于接触食品和药物。

　　2.8不粘性

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

2.9、吸水性小

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干燥处理。

2.10、密度

下表为UHMWPE与其它工程塑料密度比较。

由表可知，UHMWPE的密度比其它所有工程塑料都低，一般比PTFE低56%，比POM低33%，比PBTP低30%，因此其制品非常轻便。

名称

相对密度

UHMWPE比其低/%

PTFE

2.1

56

POM

1.41

33

PBTP

1.31

30

PC

1.2

22

PA

1.02-1.14

8月18日

UHMWPE

0.94

UHMWPE与其它工程塑料密度比较　　

2.11拉伸强度

由于UHMWPE具有朝拉伸取向必备的结构特征，所以有无可匹敌的超高拉伸强度，因此可通过凝胶纺丝法制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%。

　　2.12、其他性能

　　UHMWPE还具有优良的电气绝缘性能，比HDPE更优良的耐环境应力开裂性，比HDPE更好的耐疲劳性及耐r-射线能力。

 3、纤维特点对应的应用领域

目前UHMWPE已在纺织、造纸、包装、运输、进写、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到广泛的应用，并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。

今后还将扩大到宇航和原子能等领域。

3.1、耐磨性和耐冲击性为主的应用

　　3.1.1、纺织机械

纺织机械是UHMWPE最早应用的领域，早在1958年，就有几家公司用UHMWPE制造防止机械零件，如取代韧性材料中最耐用的水牛皮制作的织机上的皮结，承受40～180次/min长期振动冲击，其寿命可达水牛皮结的5～6倍。

目前，国外在每台织机上应用的UHMWPE零件平均有30件左右，如投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。

　　3.1.2、造纸机械

　　造纸机械是应用UHMWPE的第二个工业领域，约在1960年，在一台削木机的传送装置上第一次安装了UHMWPE防磨条，对底板和链条起到良好的保护作用，使用5a基本上无磨损。

据估计，防磨条的寿命要比链条的寿命高一倍以上，UHMWPE和不锈钢、枫木、浇铸型聚氨脂及层压酚醛塑料等耐磨材料都层作为吸水箱盖板使用，但重要的是UHMWPE盖板对吸水箱上不锈钢丝网的阻力大大低于其它材料，因此可使昂贵的不锈钢死网的使用寿命延长。

今天，造纸工业所需UHMWPE用量占总量的10%，如采用UHMWPE制造造纸机的刮水板、吸水箱盖板、压密部件、接头等；此外UHMWPE也可用来制造造纸机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等零部件。

　　3.1.3、包装机械

　　UHMWPE的高耐磨性、低摩擦因数和不粘性，使其在包装机械中比某些金属和其它塑料更适用，可代替磷青铜和氟塑料。

　　用UHMWPE取代改性氟塑料制作导轨、传送装置的滑块座、固定板等，不仅大大降低了设备投资费用，而且可延长使用寿命10～50倍。

　　一条液体洗涤剂生产线装置上的计时星轮，用UHMWPE取代原来的层压热固性塑料后，使过去易磨损、易划伤瓶且容易变软的问题迎刃而解，大大减少了备用件费用，有UHMWPE制造的计时螺杆，也已在许多装瓶线上作为标准部件使用。

　　西方一个大啤酒厂，用UHMWPE制作了一条约1.6km长的板带式瓶子传送带，比用磷青铜制作的传送带耐用几倍。

　　国外一个汽车组装厂的输送线上，链条驱动链轮使小车在钢板传送平台上运动，由于链条与钢板的摩擦，链条极易损坏。

采用UHMWPE板材替换钢板，使磨损大大降低，同时也减少了动力消耗。

　　3.1.4、通用机械

　　由于UHMWPE具有优良的耐磨性、耐冲击性，它在机械制造行业中得到广泛应用，可制作各种齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴承、轴瓦、轴套、削轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉等机械零部件。

3.2、以自润滑性和不粘性为主的应用

　　3.2.1、材料储运

　　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。

　　3.2.2农业、建筑机械

　　UHMWPE自润滑性优异，泥土在其表面容易滑动，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。

　　3.2.3文体用品

　　利用UHMWPE的自润滑性和耐磨性及耐寒性，可用语滑冰、滑雪板底板，欧美主要采用UHMWPE制造；用UHMWPE覆盖滑雪道（层厚20mm），滑板最高速度可达110km/h。

　　日本三井石油化学公司制造的UHMWPE滑冰场，1975年在Kagoshima县对外开放，其造价为一般滑冰场的1/4。

3.3、以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用

UHMWPE具有优良的化学稳定性和不吸水性，可用做各种溶液存储设备的铺面材料和大型包装容器，如浮筒、接水槽，汽油箱、农药容器以及用语太阳能设备的退水容器等。

这也是UHMWPE目前应用最广泛的领域之一。

　　UHMWPE容器具有优良的落下冲击强度。

如果将容器装水20kg，从高空跌落至10mm厚的铁板上，普通聚乙烯容器的破坏高度仅为9M，而UHMWPE容器可高达15M以上。

3.4、以卫生无毒性为主的应用

　　3.4.1、食品、饮料工业

　　UHMWPE具备食品工业所要求的无毒性、耐水性及非黏着性。

被指定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。

　　3.4.2、医疗

　　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管理局、农业部批准，可在医药几与人体接触的领域使用，如作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节及节育植入体等的临床使用，是理想的医用高分子材料。

有UHMWPE制成的腕臼和金属股骨组成的人工髋关节，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人工关节的置换。

3.5、其他性能的应用

　　3.5.1、耐低温性应用

　　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，在低温超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。

　　3.5.2、电绝缘性能应用

　　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、辊子及在高频和超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。

4、高强高模聚乙烯缺点

与其它工程塑料相比，UHMWPE耐热性、刚度和硬度偏低，但可以通过“填充”和“交联”等方法来改善；从耐热性来看，UHMWPE的熔点（136℃）与普通聚乙烯大体相同，但因其分子量大，熔融粘度高，故加工难度大。

德国赫斯特（Hoechst）公司、美国赫尔克乐斯（Hercules）公司和日本三井石油化学公司是世界上生产UHMWPE的三大公司，中国主要生产厂家是北京助剂二厂、上海高桥石化公司化工厂。

北京同一中太、浙江大成；中国石油化工股份有限公司（中石化）仪征化纤有限公司。

5、UHMWPE纤维的制备方法

5.1高压固态挤出法

高压下将熔融的UHMWPE从锥形喷孔中挤出，随即进行高倍拉伸。

在高剪切应力和拉伸张力的作用下，使UHMWPE大分子链充分伸展，以此来改善纤维的强度。

但高压固态挤出的方法很难以工业化生产。

5.2增塑熔融纺丝法

加入适量流动改性剂或稀释剂将UHMWPE纺成纤维的方法一般通称为增塑熔融纺丝方法。

此法是在UHMWPE中加入稀释剂，UHMWPE与稀释剂的混合比为20:

80－60:

40，经双螺杆熔融揉和，再挤出纺丝。

该稀释剂可以是UHMWPE的溶剂，其沸点要比UHMWPE的熔点高出20℃左右；也可以是能与UHMWPE相配伍的蜡质物质，最好是常温下为固态的蜡。

混合物经熔融挤出成形后，进行萃取和多级热拉伸，最终得到强度为20－26cN/dtex，模量为770－980cN/dtex的高强高模聚乙烯（UHMWPE）纤维。

5.3表面结晶生长法

这种加工高强高模聚乙烯纤维的著名方法称为Tip－Contact法。

该法是通过旋转在浓度为0.5%的UHMWPE稀溶液中的转子，从而连续地得到在转子表面生长的纤维状晶体。

由于该法纤维状晶体的生长速度慢而难工业化。

5.4凝胶纺丝—热拉伸法

该法是基于Tip－Contact法的原理而开发的。

本法是将UHMWPE粉末（分子量一般为1×106以上）以十氢萘、石蜡油或煤油为溶剂，加适量抗氧化剂，制成稀溶液，经喷丝孔挤出后骤冷成凝胶原丝，再对凝胶原丝进行萃取和干燥，随后超倍拉伸可制得实验室最高强度为60cN/dtex、模量为2205cN/dtex的UHMWPE纤维。

UHMWPE的溶解是大分子解缠的过程。

而凝胶原丝的形成实际上是UHMWPE大分子在凝胶原丝中保持解缠状态，该状态为其后的大分子充分伸展奠定了基础。

超倍拉伸不仅使纤维的结晶度、取向度得到提高，而且又使呈折叠链的片晶结构向伸直链转化，从而极大的改善了制得纤维的强度和模量。

在上述4种UHMWPE纤维的制备方法中，凝胶纺丝―热拉伸法已成为相对成熟的工业化生产的技术，已商品化的Spectra纤维和Dyneema纤维都是采用此法制成的。

其中流程工艺图如下:

6、与其它高强纤维性能比较

纤维种类

产品

强度

（Gpa）

模量

（Gpa）

密度

（g/cm3）

熔点

（℃）

高强PE

Dyneema

（SK75）

3.4

109~132

0.97

140

对位芳纶

Kevlar49

2.8

124

1.44

500*

芳杂环纤维

ZlyonHM

5.8

270

1.56

650*

碳纤维

Torayca

3-7

200-300

1.8

-

*为分解温度

7、应用领域情况

7.1应用领域概括

应用领域

用途

军工国防

防弹及防护材料，如防弹衣、头盔、雷达的防护外壳等

航空航天

飞机驾驶舱内壁、座舱防弹门、翼尖、降落伞

海洋工程

深海抗风浪网箱、绳索、固定锚绳、远洋捕鱼拖网

体育器材

安全帽、滑雪板、帆轮板、钓竿、球拍等

医疗卫生

牙托材料、医用移植物、整形缝合材料、医用手套、人造关节、人造韧带、人造肌腱、手术缝线、移植器官

建筑材料

墙体、隔板结构、增强水泥复合材料、石棉水泥制品、建筑工程加固复合材料

纺织行业

高性能织物、无纺织物、森林防护服、防切割布、手套

其他行业

轻质耐压容器、传送带、过滤材料、汽车缓冲板、抗冲击容器等

11、UHMWPE纤维产量与需求

区域

需求量（万吨/年）

产量（万吨/年）

备注

2011

2012

2011

2012

全球

3

5

1.8

-

预测未来需求量将在10万吨/年

国内

0.6

0.8

0.5

（2009）

-

需求量10%~20%速度的遵增

二、各企业信息

1、荷兰帝斯曼DSM

1.1公司介绍

帝斯曼致力于通过其创新产品与服务帮助人们改善生活质量，为营造更加健康愉悦、具有可持续性的生活和工作方式做出积极贡献。

永无止境.帝斯曼反应了我们将持续改进的动力。

“永无止境.帝斯曼”充分反映了我们是谁、我们的理念是什么以及作为一家公司我们将如何表现。

这是我们的品牌——是我们向客户、向业务合作伙伴和我们自己所承诺的。

永无止境.帝斯曼的品牌由以下四个基本特质：

创新

我们创造新的产品、应用、工艺和服务，以期为我们的利益相关方和我们的公司创造可持续的价值。

雄心

在我们的关键业务领域达到并保持领先地位是我们的愿景，也是我们的承诺。

变革能力

我们不断地发展和提高，以期满足来自于客户和周围世界的、不断变化的需求。

责任感

对于我们的客户、利益相关方、业务合作伙伴、员工和当地社区，以及我们周围的世界，我们都负有着以诚信、负责任及可持续性的方式经营我们的业务的责任。

这一切的基础，是我们尊重人、做有价值的合作伙伴和良好企业公民的核心价值观。

1.2DSM组织结构图

1.3DSM性能材料-2007

1.4迪尼玛产品性能综合表

纤维型号

断裂强度

拉伸模量

伸长率

N/tex

g/den

GPa

N/tex

g/den

GPa

%

DyneemaSK78

Dyneema®SK75

3.4-4.0

38-45

3.3-3.9

112-137

1267-1552

109-132

3-4

Dyneema®SK65

DyneemaSK62

Dyneema®SK60

2.5-3.4

28-38

2.4-3.3

67-102

759-1158

65-100

Dyneema®SK25

2.2

25

2.2

54

608

52

1.5迪尼玛规格与应用领域关系图

2、美国霍尼韦尔Honeywell

2.1公司介绍

霍尼韦尔是《财富》百强公司，致力于发明制造先进技术以应对全球宏观趋势下的严苛挑战，例如生命安全、安防和能源。

公司在全球范围内拥有大约130,000名员工，其中包括19,000多名工程师和科学家。

我们高度关注产品及服务的质量、交付、价值和技术，持之以恒，毫不懈怠。

霍尼韦尔在华的历史可以追溯到1935年。

当时，霍尼韦尔在上海开设了第一个经销机构。

1973年美国总统尼克松访华时，应中国政府之邀从十大领域推荐精英企业来华推动两国双向交流，并促进中国的现代化建设。

其中炼油石化领域唯一被选中推荐给中国政府的美国UOP公司，正是霍尼韦尔旗下的子公司。

80年代的改革开放成为了霍尼韦尔融入中国经济发展的又一个新起点，作为首批在北京设立代表处的跨国企业，霍尼韦尔在彼时开始了一系列的高品质投资。

目前，霍尼韦尔四大业务集团均已落户中国，旗下所辖的所有业务部门的亚太总部也都已迁至中国，并在中国的多个城市设有30多家分公司和合资企业。

目前，霍尼韦尔在中国的投资总额约6亿美金，员工人数约12,000名。

2.2领导层

高德威

董事长兼首席执行官

霍尼韦尔国际公司

马天明

全球总裁兼首席执行官

航空航天集团

罗福鼎

全球总裁兼首席执行官

自动化控制系统集团

伊仕敏

全球总裁兼首席执行官

交通运输系统集团

AndreasKramvis

全球总裁兼首席执行官

特性材料和技术集团

邓昭宁

全球高级副总裁

兼总法律顾问

安德杰

全球高级副总裁

兼首席财务官

RhondaGermany

全球副总裁

战略和业务拓展

马坚思

全球高级副总裁

人力资源及企业传播部

MikeLang

全球副总裁兼首席信息官

麦凯帝

霍尼韦尔研发中心总裁

全球高级副总裁

工程运营部

沈达理

总裁兼首席执行官

全球高增长地区

霍尼韦尔

盛伟立

总裁兼首席执行官

霍尼韦尔中国