Uhmwpe, cùng với sợi carbon và aramid, được gọi chung là "ba sợi công nghệ cao thế giới".Sợi polyetylen trọng lượng phân tử siêu caolà chất xơ mạnh nhất và kiên cường nhất trên thế giới. Hiện tại, nó là chất xơ với sức mạnh cụ thể cao nhất và hiệu suất chống đạn giữa các vật liệu sợi công nghiệp. Nó sở hữu nhiều tính chất nổi bật như cường độ cực cao, mô đun cực cao, mật độ thấp, khả năng chống mài mòn, kháng nhiệt độ thấp, kháng tia cực tím, chống che chắn, linh hoạt tốt, hấp thụ năng lượng tác động cao và khả năng chống lại các axit mạnh, kiềm mạnh và ăn mòn hóa học. Trong các cửa hàng chung, nó "mỏng như giấy và cứng như thép", với sức mạnh gấp 15 lần thép. Theo quan điểm về các đặc điểm của nó về trọng lượng ánh sáng, cường độ cao và khả năng hấp thụ năng lượng cụ thể cao,
Đặc điểm hiệu suất
1. Tính chất cơ học tuyệt vời: Dưới cùng mật độ tuyến tính, độ bền kéo của sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao gấp 15 lần so với dây dây thép. Nó cao hơn 40% so với Aramid, đây cũng là một trong "ba sợi công nghệ cao chính của thế giới" và cao hơn 10 lần so với sợi thép chất lượng cao và sợi hóa học thông thường. So với thép, kính điện tử, nylon, polyenamine, sợi carbon và sợi boron, cường độ và mô đun của nó cao hơn so với các sợi này, và nó có cường độ cao nhất trong số các vật liệu có cùng khối lượng.
2. Điện trở tác động tuyệt vời: Sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao có khả năng chống tác động tuyệt vời. Khả năng hấp thụ năng lượng của chúng và chống lại tác động trong quá trình biến dạng và định hình cao hơn so với sợi aramid và sợi carbon, cũng nằm trong "ba sợi công nghệ cao lớn của thế giới". So với polyamide, polyamide thơm, sợi thủy tinh E, sợi carbon và aramid, sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao có độ hấp thụ tổng năng lượng cao hơn do tác động.
3. Kháng hao mòn tuyệt vời: Khi so sánh các hệ số ma sát của sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao với các sợi có sợi carbon và sợi aramid, khả năng chống mài mòn và mỏi uốn của sợi polyetylen cực cao. Vì vậy, khả năng chống mài mòn của nó tốt hơn so với các sợi hiệu suất cao khác. Ngoài ra, do khả năng chống hao mòn tuyệt vời và khả năng chống uốn, hiệu suất xử lý của nó tương đối vượt trội, và rất dễ dàng được thực hiện thành các vật liệu và vải composite khác.
4. Kháng hóa học: Cấu trúc hóa học của sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao tương đối đơn giản và tính chất hóa học của chúng tương đối ổn định. Hầu hết các chất hóa học không dễ để ăn mòn chúng. Chỉ có một vài dung dịch hữu cơ có thể hơi phình ra và mất tính chất cơ học của chúng là dưới 10%. Tốc độ giữ sức mạnh của sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao và sợi aramid trong môi trường hóa học khác nhau được so sánh. Điện trở ăn mòn của sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao cao hơn đáng kể so với sợi aramid. Tính chất và cấu trúc của nó đặc biệt ổn định trong axit, kiềm và muối, nhưng sức mạnh của nó bị mất một chút trong dung dịch natri hypochlorite.
5. Điện trở quang học tuyệt vời: Do cấu trúc hóa học ổn định của sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao, khả năng chống ánh sáng của chúng cũng là điểm vượt trội nhất trong số các sợi công nghệ cao. Sợi Aramid không kháng với tia cực tím và chỉ nên sử dụng khi tránh được ánh sáng mặt trời trực tiếp. Khi so sánh các sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao với nylon, mô đun cao và arylamide mô đun thấp, tốc độ giữ cường độ của các sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao cao hơn đáng kể so với các sợi khác.
6. Các tính chất khác: Sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao cũng có đặc tính kỵ nước tuyệt vời, khả năng chống nước và độ ẩm, hiệu suất cách nhiệt và tuổi thọ uốn tương đối dài. Nó có khả năng chống nước nổi bật và điện trở nhiệt độ thấp, với trọng lượng riêng tương đối thấp. Đây là chất xơ công nghệ cao duy nhất có thể nổi trên nước và cũng là một vật liệu nhiệt độ thấp tương đối lý tưởng.
Nhược điểm: Điểm nóng chảy tương đối thấp. Trong quá trình xử lý nó, nhiệt độ không được vượt quá 130 độ; Mặt khác, do các lực liên phân tử yếu giữa các sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao, leo sẽ xảy ra, rút ngắn tuổi thọ dịch vụ của nó. Không có nhóm thuốc nhuộm trên sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao, làm cho sự ẩm ướt của chúng trở nên kém. Thuốc nhuộm gặp khó khăn thâm nhập vào bên trong các sợi, dẫn đến khả năng nhuộm kém. Những nhược điểm này đã ảnh hưởng đến phạm vi của các trường ứng dụng của họ.
Trường ứng dụng
1. Trường phòng thủ: Do khả năng chống va đập tuyệt vời và sự hấp thụ năng lượng đặc hiệu cao của sợi này, nó có thể được tạo thành vật liệu quần áo bảo vệ, mũ bảo hiểm, vật liệu chống đạn trong quân đội, như tấm giáp cho máy bay trực thăng, xe tăng và máy bay. đáng chú ý. Tận dụng hằng số điện môi thấp, tổn thất điện môi thấp và độ truyền qua sonar cao, nó được áp dụng trong các fairings ăng -ten, vỏ tên lửa, vỏ bảo vệ radar và các khía cạnh khác. Nó có lợi thế là nhẹ và hiệu ứng chống đạn của nó tốt hơn so với Aramid. Bây giờ nó đã trở thành sợi chính chiếm thị trường áo chống đạn ở Hoa Kỳ. Ngoài ra, giá trị tải trọng tác động cụ thể U\/P của vật liệu tổng hợp sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao gấp mười lần thép và gấp đôi so với sợi thủy tinh và aramid. Mũ bảo hiểm chống đạn và bạo loạn làm bằng vật liệu tổng hợp nhựa được gia cố này ở nước ngoài đã trở thành chất thay thế cho mũ bảo hiểm thép và mũ bảo hiểm vật liệu composite gia cố Aramid. Từ góc độ quốc tế, 70% sợi UHMWPE được sử dụng trong các lĩnh vực quân sự như áo chống đạn, mũ bảo hiểm chống đạn, áo giáp chống đạn cho các cơ sở và thiết bị quân sự và hàng không vũ trụ. Tuy nhiên, hiện tại, tỷ lệ các sợi UHMWPE được sử dụng trong các ứng dụng quân sự ở Trung Quốc vẫn còn rất thấp. Trong tương lai, việc áp dụng các sợi UHMWPE quân sự cao cấp dự kiến sẽ phát triển nhanh chóng.
2. Trường hàng không: Trong kỹ thuật hàng không vũ trụ, do trọng lượng nhẹ, cường độ cao và khả năng chống va đập tốt của vật liệu composite sợi này, nó phù hợp với các cấu trúc wingtip của các máy bay khác nhau, các cấu trúc tàu vũ trụ và máy bay phân tích. dây thừng. Tốc độ phát triển của nó là cực kỳ nhanh chóng.
3. Lĩnh vực công nghiệp: Trong ngành công nghiệp, sợi này và vật liệu composite của nó có thể được sử dụng làm thùng chứa kháng áp lực, băng chuyền, vật liệu lọc, tấm đệm ô tô, v.v. Do khả năng chống mài mòn tuyệt vời và khả năng chống va đập, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất cơ học và có thể được sử dụng để tạo ra các bộ phận cơ học khác nhau như bánh răng, cam, động cơ, con lăn, ròng rọc, vòng bi, vỏ ổ trục, tay áo trục, trục được gia công, gio mắt, giếng xăng.
Polyetylen trọng lượng phân tử cực cao có thể được sử dụng để làm lớp lót của xô, silo và máng để lưu trữ than, vôi, xi măng, bột khoáng, muối, hạt và các vật liệu bột khác. Điều này là do nó có các đặc tính tự bôi trơn và không dính tuyệt vời, có thể ngăn chặn các vật liệu bột nêu trên tuân thủ các cơ sở lưu trữ và vận chuyển, đảm bảo độ ổn định và độ tin cậy.
Polyetylen trọng lượng phân tử cực cao được sử dụng cho các đường ống tài trợ chất lỏng như Quicksand. So với các đường ống khác, hiệu suất nổi bật của nó như sau: so với ống tre, tuổi thọ dịch vụ của nó tăng thêm 18 lần và lãi suất giảm xuống còn 1\/25; So với các ống nylon, tuổi thọ dịch vụ của nó tăng 3 lần và lãi suất giảm xuống còn 1\/8. Khi bảo lãnh phát hành, rào cản bên trong đường ống nhỏ hơn 25% so với các ống phi kim loại, làm tăng đáng kể tần số bảo lãnh phát hành.
Trong các khu vực như máng, xô và lớp lót bên trong của các ngăn quặng, khi thời tiết lạnh và ẩm xảy ra, các mặt hàng sẽ làm tan trên các bề mặt phi kim loại, nhưng điều này sẽ không bao giờ xảy ra với việc sử dụng các tấm polyethylen phân tử cao, do đó giảm đáng kể chi phí dỡ tải. Sau khi lót một lớp tấm polyetylen phân tử cao trên cống đổ của xe tải và tàu số lượng lớn, thời gian dỡ tải đồng đều đã giảm từ 16 đến 20 giờ đến 8 giờ.
4. Cánh đồng dân sự
Các ứng dụng trong dây thừng và cáp: dây thừng, dây cáp, cánh buồm và dụng cụ câu cá làm từ sợi này phù hợp cho kỹ thuật hàng hải, đó là việc sử dụng ban đầu của sợi này. Nó được sử dụng rộng rãi trong các sợi dây chịu tải, dây thừng nặng, dây trục cứu, dây kéo, dây thừng và dây câu, v.v ... Dây làm bằng sợi này có chiều dài phá vỡ dưới trọng lượng của nó gấp tám lần so với dây thép và gấp đôi so với aramid. Dây thừng này được sử dụng như một sợi dây neo cố định cho các tàu chở dầu siêu dầu, nền tảng hoạt động ngoài khơi, ngọn hải đăng, v.v ... Nó giải quyết các vấn đề về rỉ sét gặp phải trong việc sử dụng cáp thép và ăn mòn trước đây, thủy phân, thoái hóa tia cực tím, v.v.
Thiết bị và vật tư thể thao: Trong hàng thể thao, các sản phẩm như ván bóng đá, mũ bảo hiểm an toàn, ván trượt, ván buồm, cần câu, vợt, xe đạp, tàu lượn và các bộ phận máy bay cực nhẹ đã được sản xuất, và hiệu suất của chúng tốt hơn so với vật liệu truyền thống.
Là một vật liệu sinh học: Vật liệu composite được gia cố sợi này được sử dụng trong các khay răng, ghép y tế và chỉ khâu nhựa, v.v ... Nó có khả năng tương thích sinh học và độ bền tốt, và rất ổn định mà không gây dị ứng. Nó đã được áp dụng trong thực hành lâm sàng. Nó cũng được sử dụng trong găng tay y tế và các biện pháp y tế khác, v.v.
