聚乙烯纳米材料发展现状及前景

岳晓岚，孙 霞（贵州省地质矿产中心实验室，贵州贵阳 550018）



聚乙烯纳米材料发展现状及前景

岳晓岚，孙 霞
（贵州省地质矿产中心实验室，贵州贵阳 550018）

摘 要：聚乙烯纳米材料又被称为超高分子量聚乙烯（UHMWPE），主要是因为纳米材料的结构单元非常小，仅在1-100nm之间，将聚乙烯与纳米材料进行融合就得到了超高分子量聚乙烯。作为一种综合性能良好的热塑性工程塑料，聚乙烯纳米材料的应用范围非常广泛。文章主要从聚乙烯纳米材料的性能出发，分析它应用聚乙烯纳米材料的必要性，探讨聚乙烯纳米材料的一般技术和发展前景。

关键词：聚乙烯纳米材料；性能；一般技术；发展现状；前景

聚乙烯纳米材料又被称为超高分子量聚乙烯（UHMWPE），超高分子量聚乙烯发展迅猛，无论是UHMWPE的增长率还是需求量都在社会经济的发展程度不断增大。与其他工程塑料不一样，超高分子量聚乙烯具有非常良好的耐冲击、耐磨损、自润滑性以及耐化学腐蚀的性能，可以应用于各种工程环境，这种工程塑料的出现对进一步提高工程质量奠定了坚实的基础。超高分子量聚乙烯被广泛的应用于各个领域，如机械、纺织、矿业、化工以及运输等领域，为这些领域的进一步发展提供了充分的保障。除此之外，超高分子量聚乙烯还具有非常良好的地理惰性，所以又将它作为心脏瓣膜和矫形外壳零件等被广泛应用于临床医学上，有效突破临床医学传统限制，对提升我国临床医学水平作出了巨大的贡献。因此，当前化工研究工作中，必须对聚乙烯分子量进行深入的探讨和研究。

1 超高分子量聚乙烯的性能及发展现状

1.1 性能

1.1.1 耐冲击

超高分子量聚乙烯具有非常优异的耐冲击性能，冲击试验证明，采用普遍使用的冲击试验方法无法使其遭到破坏。尤其是它的强度可以随着分子量的增大而提高，当分子量达到最大值的时候，它又会随着分子量的继续升高而下降。除此之外，超高分子量聚乙烯材料的反复冲击面非常高。

1.1.2 耐磨损

聚乙烯纳米材料的耐磨性甚至可以超过一些金属，充分说明了它具有非常强的耐磨性，而且这种材料的耐磨性与分子量是成正比的关系，分子量越大，它的耐磨性就越好。

1.1.3 自润滑性

由于超高分子量聚乙烯极低的摩擦因数，使得它的自润滑性非常好，当它的工作形式为滑动或转动的时候，它的自润滑性比钢和黄铜还要好。

1.1.4 耐化学腐蚀

除强氧化酸液外，超高分子量聚乙烯材料在一定温度和浓度范围内可以不被任何腐蚀性介质侵害，这也充分说明了这种材料具有良好的耐化学腐蚀性能。

1.2 发展现状

由聚乙烯纳米材料的良好性能可以看出，这种材料可以广泛应用于各个领域，统计表明，它不仅可以用于机械、纺织、矿业、化工以及运输等领域，也可以作为心脏瓣膜和矫形外壳零件等被广泛应用于临床医学上。聚乙烯纳米材料最早是由美国某一公司进行的工业化生产，之后德国、美国以及日本一些石油化学公司也进入了工业化生产的阶段。我国关于聚乙烯纳米材料的工业化生产从1964年开始，随着我国科学技术的不断进步和发展，使得聚乙烯纳米材料的分子量越来越高，性能也越来越好。聚乙烯纳米材料的良好性能使其广泛应用于各个领域，我国对于聚乙烯纳米材料的生产年平均增长率在30%以上，年需求量更是随着社会经济的快速发展而扩大。但是，聚乙烯纳米材料在应用中也存在一些缺陷，主要是与其他工程塑料相比，聚乙烯纳米材料的耐热性、刚度以及硬度偏低，再加上它的分子量比较大，熔融粘连度高，进一步加大了聚乙烯纳米材料的加工难度。因此，在聚乙烯纳米材料广泛应用于各个领域的同时，为了完全发挥出聚乙烯纳米材料的优势，利用聚乙烯纳米材料为各个领域进一步发展提供充分的保障，就必须针对聚乙烯纳米材料存在的一些问题，进行深入的探讨和研究，从而找出科学、有效的解决方法，尽量减小聚乙烯纳米材料的加工难度，实现聚乙烯纳米材料广泛应用的重要意义。

2 聚乙烯纳米材料的一般加工技术及发展前景

2.1 聚乙烯纳米材料的一般加工技术

通过长期的经验总结，目前普遍使用的聚乙烯纳米材料的加工技术主要包括压制烧结、挤出成型、注塑成型以及吹塑成型，而应用一些特殊的加工技术一般为冻胶纺丝、注塑等技术。本文主要对聚乙烯纳米材料的一般生产技术进行讨论：

2.1.1 压制烧结

压制烧结是一种比较原始的聚乙烯纳米材料加工技术，这种方法在过去很长一段时间内发挥着极为重要的作用，但是这种加工技术的生产效率比较低，而且在加工过程中容易

出现氧化和降解的情况，对于聚乙烯纳米材料的加工会形成极为不利的影响作用。随着科学技术的进步和完善，为了提高聚乙烯纳米材料的生产效率，石油化工公司开发出了新的超高度熔结加工方法，并采用了叶片式的混合机，有效提高了生产效率和生产质量。

2.1.2 挤出成型

挤出成型加工需要应用到一些设备，上世纪60年代聚乙烯纳米材料加工中一般应用的是柱塞式挤出机。随后，随着科学技术的不断进步和发展，对挤出成型加工设备也进行了优化和创新，为提高聚乙烯纳米材料生产效率和生产质量奠定了坚实的基础。

2.1.3 吹塑成型

由于在聚乙烯纳米材料加工过程中，物料从模挤出之后容易因为弹性产生一定的回缩，容易造成一定的破坏问题，为了解决这个问题，逐渐开发出吹塑成型的加工技术。除此之外，注塑成型则是日本某石油化工公司研发出的加工技术，这种加工技术具有一定的优势，在聚乙烯纳米材料加工中的应用也发挥着极为重要的作用。2.2 聚乙烯纳米材料的发展前景

通过聚乙烯纳米材料的加工技术可以看出，石油化工公司为了提高聚乙烯纳米材料的生产效率和生产质量，一直致力于研究加工技术，研究和开出了多种加工技术，将这些加工技术合理应用于聚乙烯纳米材料生产中，有效提高了生产效率。从聚乙烯纳米材料年增长率和年需求率可以看出，这种综合性能良好的热塑性工程塑料在各个领域的应用具有十分重要的意义，其未来的发展前景和需要进一步深挖的潜力非常大。因此，必须不断对聚乙烯纳米材料的加工技术进行深入的研究，实现加工技术优化和创新的重要目标。

3 结束语

综上所述，随着科学技术的不断进步，对聚乙烯纳米材料的不断优化，使得这种工程塑料的性能越来越突出，与其他工程塑料不一样，超高分子量聚乙烯具有非常良好的耐冲击、耐磨损、自润滑性以及耐化学腐蚀的性能，可以应用于各种工程环境，对各个领域的进一步发展具有十分重要的意义。

参考文献

［1］ 杨晓云.试述聚乙烯纳米材料发展现状及前景［J］.化工管理，2014，（35）：48.

Polyethylene Nanometer Materials Development Present Situation and Prospects

Yue Xiao-lan，Sun Xia

Abstract：Polyethylene nanomaterials is also known as ultra-high molecular weight polyethylene（UHMWPE），mainly because the structure unit of nanometer materials is very small，only between 1-100 nm，polyethylene and nanometer materials to get the ultrahigh molecular weight polyethylene.As a kind of good comprehensive properties of thermoplastic engineering plastic，Polyethylene nano material has a very wide range of application scope.This article mainly embarks from the polyethylene performance of nanomaterials，analysis the necessity of application of polyethylene nanomaterials，it discusses polyethylene general technology and development prospect of nanometer materials.

Key words：polyethylene nano materials；Performance；General technology；Current situation of the development；prospects

中图分类号：TB383.1

文献标志码：B

文章编号：1003–6490（2016）02–0069–02

收稿日期：2016–02-01

作者简介：岳晓岚（1983—）女，四川蓬溪人，工程师，主要从事实验测试工作。