超高分子量聚乙烯的成型工艺
(1)压制烧结是超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)最原始的加工方法。这种方法生产效率低，并且容易氧化和降解。为了提高生产效率，可以采用直接电加热。
(2)超高速烧结工艺，采用叶片式搅拌机，叶片旋转最大速度可达150m/s，使物料仅在几秒钟内即可升至加工温度。
2.挤压模塑
挤出成型设备主要有柱塞式挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。同向双螺杆挤出机常用于双螺杆挤出。
60年代多采用柱塞式挤出机，70年代中期日本、美国、西德相继开发出单螺杆挤出技术。日本三井石化公司早在1974就取得了圆棒挤压技术的成功。1994年底，我国为UHMW-PE开发了φ 45单螺杆挤出机，1997年取得了φ 65单螺杆挤出管材工业化生产线的成功。
(3)注射成型
日本三井石油化学公司于1974年开发出注射成型技术并于1976年商品化，之后又开发出往复螺杆注射成型技术。1985，美国Hoechst公司也实现了UHMW-PE的螺杆注塑工艺。1983年对国产XS-ZY-125A注射机进行了改造，成功注射了啤酒罐装生产线用UHMW-PE滚筒和水泵用轴套，1985年也成功注射了医用人工关节。
(4)吹塑成型
加工超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)时，材料从口模挤出时，会因弹性回复而发生一定程度的收缩，几乎不会出现流挂，从而为中空容器，特别是大型容器，如油罐、大桶等的吹塑成型创造了有利条件。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)吹塑还可以得到纵横向强度均衡的高性能薄膜，从而解决了长期以来HDPE薄膜纵横向强度不一致，容易发生纵向损伤的问题。1.凝胶纺丝
(1)开发流程
凝胶纺丝-超拉伸技术制备高强高模聚乙烯纤维是20世纪70年代末出现的一种新型纺丝方法。荷兰DSM公司最早于1979申请了专利，随后美国Allied公司、日本与荷兰合资的东洋纺-DSM公司、日本三井公司都实现了工业化生产。中国纺织大学化学纤维研究所从1985开始了本项目的研究，并逐渐形成了自己的技术，生产出了高性能的UHMW-PE纤维。
(2)纺纱工艺
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)凝胶的纺丝过程简述如下:将UHMW-PE溶解在合适的溶剂中制成半稀溶液，通过喷丝板挤出，然后纺丝溶液用空气或水骤冷，固化成冷冻胶原蛋白丝。在冷冻的胶原蛋白丝中，几乎所有的溶剂都包含在其中，所以UHMW-PE大分子链的解旋状态得到了很好的维持，溶液温度的下降导致了冷冻胶体中UHMW-PE折叠链片层的形成。这样，通过超热拉伸冷冻胶原丝，可以使大分子链充分取向和高度结晶，进而使链折叠的大分子转变为直链，从而制成高强高模纤维。
(3)应用
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维是当今世界第三代特种纤维，强度高达30.8cN/dtex，是化学纤维中比强度最高的，具有良好的耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性和耐光性。可直接制成绳索、缆绳、渔网及各种织物:防弹衣和衣服、防割手套等。，其中防弹衣的防弹效果比芳纶好。国际上已将超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维编织成不同纤度的绳索，取代传统的钢丝绳和合成纤维绳索。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维复合材料已被用作装甲武器的外壳、雷达、头盔等的保护外壳。体育用品被制成弓弦、雪橇和滑水橇。
2.润滑挤压(注射)
润滑挤出(注射)成型技术是在挤出(注射)的物料与模壁之间形成一层润滑层，从而降低物料不同点之间的剪切速率差，减少制品的变形，同时可以提高高粘度聚合物在低温、低能耗下的挤出(注射)速度。产生润滑层的方法主要有两种:自润滑和* * *润滑。
(1)自润滑挤压(注射)
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)自润滑挤出(注射)是在其中加入适量的外润滑剂，以减少聚合物分子与金属模壁之间的摩擦和剪切，提高材料流动的均匀性、脱模效果和挤出质量。外用润滑剂主要包括高级脂肪酸、复合脂肪、硅树脂、石蜡等低分子量树脂。在挤压(注射)加工之前，润滑剂首先与其它加工助剂一起混入材料中。生产时，材料中的润滑剂渗出，形成润滑层，实现自润滑挤出(注射)。
有专利报道，将70份石蜡油、30份超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)和1份氧相二氧化硅(高分散硅胶)混合造粒，在190℃的温度下可以实现顺利挤出(注射)。
(2)***润滑挤压(注射)
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的润滑挤出(注射)有两种。一种是用间隙法将润滑剂压入模具，在模腔内表面与熔融材料之间形成润滑层；二是与低粘度树脂混合，使其成为产品的一部分。
例如，在生产超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)片材时，通过向模腔中输送SH200硅油作为润滑剂，产品的外观质量得到明显改善，特别是由于挤出变形小，增加了拉伸强度。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)填充了玻璃珠、玻璃纤维、云母、滑石粉、二氧化硅、氧化铝、二硫化钼和炭黑，可以提高表面硬度、刚度、蠕变、弯曲强度和热变形温度。用偶联剂处理后，效果更明显。例如，填充玻璃珠可使热变形温度提高30℃。
玻璃珠、玻璃纤维、云母、滑石粉可以提高硬度、刚性和耐温性；二硫化钼、硅油和特种蜡能降低摩擦系数，从而进一步提高自润滑性；炭黑或金属粉末可以改善抗静电性、导电性和传热。但改性后填料的冲击强度略有下降。如果含量控制在40%以内，UHMW聚乙烯的冲击强度仍然很高。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)树脂具有很长的分子链，容易被剪切力破坏或受热降解。因此，有必要降低加工温度，缩短加工时间，减少剪切。
为了解决超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工问题，除了对普通成型机进行特殊设计外，还可以对树脂配方进行改进:与其他树脂混合或添加流动改性剂，使其可以在普通挤出机和注塑机上成型，这就是2.2.2中介绍的润滑挤出(注射)。* * *混炼法是改善UHMW-PE熔体流动性最有效、最简单、最实用的方法。这项技术在专利文献中更为常见。* * *混合用的第二组分主要是指低熔点、低粘度的树脂，如LDPE、HDPE、PP、聚酯等。，其中中分子量PE(分子量40 ~ 60万)和低分子量PE(分子量
(1)与中低分子量PE混合***
将超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)与低分子量LDPE(分子量1，000 ~ 20，000，优选5000 ~ 12，000) * *混合，可以显著改善其加工性能，但同时会降低其拉伸强度、弯曲弹性等力学性能。HDPE还能显著提高超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工流动性，但也会造成冲击强度、耐摩擦性等性能的下降。为了使UHMW-PE * *混合体系的力学性能保持在较高水平，一种有效的补偿方法是添加PE成核剂，如苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐等。，可以通过增加PE的结晶度，均匀球晶尺寸来强化力学性能，从而有效防止力学性能的下降。专利指出，在UHMW-PE/HDPE * * *混合体系中加入少量的微细成核剂硅灰石(粒径为5-50纳米，比表面积为100 m2/g-400 m2/g)可以很好地补偿力学性能的下降。
(2)***混合形式
尽管超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的化学结构与其他种类的PE相似，但在一般的熔融混合设备和条件下，其混合物很难形成均匀的形状，这可能与各组分之间的粘度差异很大有关。普通单螺杆混炼得到的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)/LDPE * *混合物，两组分分别结晶，不能形成* * *晶体，UHMW-PE基本以填料的形式分散在LDPE基体中。经过长时间熔融并用双辊挤出机混合后，两组分间的相互作用得到了加强，性能得到了进一步的提高，但仍不能形成* * *晶体的形态。
Vadhar发现，当采用两步* * *混合法，即高温熔融超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)，然后在较低温度下加入LLDPE进行* * *混合时，可以得到形成* *晶体的* * *混合物。Vadher还通过溶液混合法获得了能形成* * *晶体的UHMW-PE/LLDPE的* * *混合物。
(3)混合料的机械强度
对于不含成核剂的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)/PE体系，在冷却过程中会形成较大的球晶，球晶之间存在明显的界面，在这些界面处存在分子链排列不同引起的内应力，从而导致裂纹。因此，与基体聚合物相比，* * *混合料的抗拉强度往往会降低。当受到外力冲击时，裂纹会沿着球晶界面迅速发展，导致最终的破碎，从而造成冲击强度的下降。流动改进剂促进长链分子的解卷，在大分子间起到润滑作用，改变大分子链间的能量转移，从而使链段置换更容易，提高聚合物的流动性。
用于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的流动改进剂主要是指脂肪烃及其衍生物。其中，脂肪烃包括:含22个以上碳原子的正构烷烃和以它们为主要成分的低级烷烃混合物；通过石油裂解和精炼获得的石蜡。其衍生物是指末端带有脂肪烃基和1或以上(优选1或2)羧基、羟基、酯基、羰基、硝基甲酰基、巯基等官能团。；脂肪酸、脂肪醇、脂肪酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪酰胺、脂肪硫醇等。碳数大于8(优选12 ~ 50)，分子量为130 ~ 2000(优选200 ~ 800)。例如，脂肪酸包括癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸等。
在中国制备了一种有效的悬浮剂(MS2)。添加少量(0.6% ~ 0.8%)即可显著改善超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的流动性，使其熔点降低高达65438±00℃，并可在普通注塑机上注塑成型，拉伸强度仅略有降低。
此外，用苯乙烯及其衍生物改性的UHMW-PE不仅可以改善加工性能，使制品易于挤出，而且还保持了UHMW-PE优异的耐摩擦性和耐化学腐蚀性。1、1-二苯乙炔、苯乙烯衍生物和四氢化萘都能使UHMW-PE具有优异的加工性能和较高的冲击强度和耐磨性。