超高分子量聚乙烯纤维的性能如何?

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作者:xingi

超高分子量聚乙烯纤维的优良性能

UHMWPE 的独特结构赋予了其优秀的理化特性,但 UHMWPE 柔性线性大分子主链结构及其极高的分子量(长的分子主链)同时制约了这一材料的成型工艺。由于其分子链较长,UHMWPE 大分子链在熔融后仍然保持着高度的相互卷曲缠绕状态,导致其在熔融状态下粘度过高,不能形成粘流态而是呈现高弹态,熔融指数几乎为0,因此无法通过聚乙烯常用的热熔融实现挤出和纺丝等加工成型方法;同时,高弹态下的 UHMWPE 具有的临界剪切速度较低,熔体的粘度很大,因此在挤出或者注塑工艺中容易使制品表面出现起伏不平、扭结、粗糙、熔体破裂等问题,同样是造成材料难以加工的因素。与常规纤维相比,UHMWPE 纤维的最让人关注的是其超高的拉伸强度及拉伸模量、较低的密度、以及柔性链结构为基础的高抗冲性能。另外,UHMWPE 纤维的绝缘性,耐低温性,化学稳定性及疏水性等均较优异。


超高分子量聚乙烯纤维的性能


超高分子量聚乙烯纤维优良的力学性能

UHMWPE 纤维具有优异的力学性能。在相同线密度下,UHMWPE 纤维的拉伸强度是钢丝绳的15倍,比芳纶纤维高40%,是优质钢纤维和普通复合纤维的10倍。与钢、E夹层玻璃、尼龙、聚烯胺相比,具有更高的强度和模量,在相同质量的原材料中,强度最高。


超高分子量聚乙烯纤维优良的密度与比强度

UHMWPE 纤维的密度约为0.95g/cm3~0.98g/cm3,与碳纤维、芳纶纤维相比具有更低的密度,密度小于水的密度,与聚丙烯类似,是一种密度小于水的特种高性能纤维。

UHMWPE 纤维是一种轻质高强纤维,比强度远胜于碳纤维、芳纶为主的其他特种高分子纤维。