超高分子量聚乙烯的加工特性

    绝大多说塑料管材输送介质主要是以水质流体为主，而范围更广的各种固体颗粒、粉体、浆体的输送，由于处理量大，对管材的磨损和腐蚀比较严重，传统的金属管道难以满足使用要求，一般塑料管道更无法胜任，超高分子量聚乙烯管作为一种高耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐低温、自润滑的新型塑料管道，在固体颗粒、粉末的耐磨耗气力输送，浆体（固液混合物）的耐磨蚀水力输送以及各种腐蚀性流体、气体的输送方面，具有独一无二的优越性，是固体、液体、气体三态物质均可输送的高性能工程塑料管材。由于其优异的综合使用性能却又成型困难的加工特点，成为近年来国内外研究开发的重点。

加工特性
  作为热塑性工程塑料，超高分子量聚乙烯在固态时具有优良的综合性能，但其熔体特性和普通聚乙烯等一般热塑性塑料又截然不同，给加工带来极大的困难，主要表现在以下三个方面。
 

1、 熔融粘度高
    普通聚乙烯的流动性难呢过，一般可以用熔体流动速率（MFR）表示，它是在温度190℃，负荷为2.16Kg时测定的，可热塑加工的聚乙烯的熔体流动速率一般在0.03—30g/10min范围内，而超高分子量聚乙烯熔融时成为橡胶状的高粘弹体，其熔体流动速率在2.16Kg负荷和加大10倍的条件下均为0，粘度高达10九次方Pa*S，因此流动性极差。
    普通聚乙烯在挤出机中进行加工时，由料斗加入的固态粒料在机筒外热和螺杆剪切作用下，逐步转变为粘性流体，即使螺杆设计和温度条件不理想，也会产生物料堵塞在机筒中，完全挤不出来的现象。但超高分子量聚乙烯的情况完全不同，物料在螺杆上的运动近似为固体输送过程，即“粉末固体—半固体—高粘弹体”的变化过程，是典型的“塞流”输送机理，没有自由流动态，物料容易堵塞在压缩段包覆螺杆一起旋转而无法挤出，这是当初使用普通单螺杆挤出机加工超高分子量聚乙烯时遇到的最大难题。
    实验研究表明，普通聚乙烯熔融时呈粘流状态，从口模挤出后立即下垂，而熔融的超高分子量聚乙烯，从高温口模挤出时具有“自撑强度”，呈半透明固体状水平向前移动，表现为高粘弹体态。由此可知，超高分子量聚乙烯熔融时是粘度极高、没有流动特性的特殊意义的“熔体”。

2、 摩擦因数小
    超高分子量聚乙烯摩擦因数极低，因此在进料过程中容易在加料段发生打滑，无法向前推进，这是螺杆挤出加工时遇到的第二大难题。
3、 临界剪切速率低
    熔体破裂出现时的剪切速率成为临界剪切速率，它与聚乙烯的相对分子质量成反比关系。相对分子质量极高的超高分子量聚乙烯在剪切速率很低时就可能产生熔体破裂现象（普通聚乙烯的挤出临界剪切率为10²/S），因此挤出加工时常会遇到由于熔体破裂而引起的裂纹现象，这是加工超高分子量聚乙烯的又一大难题。
    由于以上因素，用普通单螺杆挤出机加工超高分子量聚乙烯遇到了极大困难，甚至有的观点认为单螺杆挤出加工超高分子量聚乙烯是不可行的，因此长期以来，超高分子量聚乙烯的加工采用类似聚四氟乙烯的压制烧结方法生产超高分子量聚乙烯衬板，用作各种耐磨衬里。落后加工方法和单一的制品限制了超高分子量聚乙烯的消费和应用，故国内绝大部分树脂只能廉价外销。
    另一方面，国民经济众多行业粉末状固体、浆体状固液混合物的管道输送中，存在大量的磨损、腐蚀、结垢问题而丞待解决。如：面粉厂输送小麦、面粉、谷物等，使用钢管四个月就磨损穿洞；洗煤厂输送磁铁粉，平均每隔四个月就需更换一次；矿山、冶金厂的尾矿输送，钢管在使用过程中每隔一段时间就全体翻转一个角度，也只能用一年到一年半；火力发电厂冲灰管，每年结垢厚度达50—80mm，最后导致管道堵塞而报废；沿海地区由于气候潮湿，带着大量含卤湿空气，使得居民住宅的铸铁排水管锈蚀斑斑，而盐化车间的室内外排水铸铁管，由于腐蚀严重，使用寿命通常只有三四年。
    因此，通过柱塞推压成型、单螺杆挤出机挤出成型方法生产超高分子量聚乙烯管，从而在更广阔的领域发挥其耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、不粘附等优异性能，成为当前超高分子量聚乙烯加工挤出发展的主要方向！