超高分子聚乙烯管道的成型工藝

由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)108Pa*s，流動(dòng)性極差，其熔體指數(shù)幾乎為零，所以很難用一般的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展，通過(guò)對(duì)普通加工設(shè)備的改造，已使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)由zui初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

一、一般方法：

1.壓制燒結(jié)

(1)壓制燒結(jié)是超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)zui原始的加工方法。此法效率頗低，易發(fā)生氧化和降解。為了提高效率，可采用直接電加熱法

(2)超高速熔結(jié)加工法，采用葉片式混合機(jī)，葉片旋轉(zhuǎn)的zui大速度可達(dá)150m/s，使物料僅在幾秒內(nèi)就可升至加工溫度。

2.擠出成型

擠出成型設(shè)備主要有柱塞擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。雙螺桿擠出多采用同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。

60年代大都采用柱塞式擠出機(jī)，70年代中期，日、美、西德等先后了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學(xué)公司zui早于1974年取得了圓棒擠出技術(shù)的成功。我國(guó)于1994年底出Φ45型超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)單螺桿擠出機(jī)，并于1997年取得了Φ65型單螺桿擠出管材工業(yè)化線的成功。

3.注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年了注塑成型工藝，并于1976年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，之后又了往復(fù)式螺桿注塑成型技術(shù)。1985年美國(guó)Hoechst公司也實(shí)現(xiàn)了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的螺桿注塑成型工藝。我國(guó)1983年對(duì)國(guó)產(chǎn)XS-ZY-12型注射機(jī)進(jìn)行了改造，成功地注射出啤酒罐裝線用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)托輪、水泵用軸套，1985年又成功地注射出醫(yī)用人工關(guān)節(jié)等。

4.吹塑成型

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)加工時(shí)，當(dāng)物料從口模擠出后，因彈性恢復(fù)而產(chǎn)生一定的回縮，并且?guī)缀醪话l(fā)生下垂現(xiàn)象，故為中空容器，特別是大型容器，如油箱、大桶的吹塑創(chuàng)造了有利的條件。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)吹塑成型還可導(dǎo)致縱橫方向強(qiáng)度均衡的高性能薄膜，從而解決了HDPE薄膜長(zhǎng)期以來(lái)存在的縱橫方向強(qiáng)度不一致，容易造成縱向破壞的問(wèn)題。

二、特殊方法：

1.輥壓成型

輥壓成型是一種固態(tài)加工方法，即在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的熔點(diǎn)以下對(duì)其施加高壓，通過(guò)粒子形變，有效地將粒子與粒子融合。主要設(shè)備是一帶有螺槽的旋轉(zhuǎn)輪和一帶有舌槽的弓形滑塊，舌槽與螺槽垂直。在加工過(guò)程中有效地利用了物料與器壁之間的摩擦力，產(chǎn)生的壓力足夠使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粒子發(fā)生形變。在機(jī)座末端裝有加熱支臺(tái)，經(jīng)過(guò)模口擠出物料。如將此項(xiàng)輥壓裝置與擠壓機(jī)聯(lián)用，可使加工過(guò)程連續(xù)化。

2.熱處理

把超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)樹(shù)脂粉末在140℃~275℃之間進(jìn)行1min~30min的短期加熱，發(fā)現(xiàn)超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的某些物理性能出人意料地大大改善。用熱處理過(guò)的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粉料壓制出的制品和未熱處理過(guò)的UHMPWE制品相比較，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低溫機(jī)械性能大大提高了。

3.射頻

采用射頻加工超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種嶄新的加工方法，它是將超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粉末和介電損耗高的炭黑粉末均勻混合在一起，用射頻輻照，產(chǎn)生的熱可使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)粉末表面發(fā)生軟化，從而使其能在一定壓力下固結(jié)。用這種方法可在數(shù)分鐘內(nèi)模壓出很厚的大型部件，其加工效率比超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)常規(guī)模壓加工高許多倍。

4.多孔膜

將超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)溶解在揮發(fā)溶劑中，連續(xù)擠出，然后經(jīng)一個(gè)熱可逆凝膠/結(jié)晶過(guò)程，使其成為一種濕潤(rùn)的凝膠膜，蒸除溶劑使膜干燥。由于已形成的骨架結(jié)構(gòu)限制了凝膠的收縮，在干燥過(guò)程中產(chǎn)生微孔，經(jīng)雙軸拉伸達(dá)到zui大空隙率而不破壞完整的多孔結(jié)構(gòu)。這種材料可用作防水、通氧織物和耐化學(xué)品服裝，也可用作超濾/微量過(guò)濾膜、復(fù)合薄膜和蓄電池隔板等。與其它方法相比，由此法制備的多孔超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)膜具有*的孔徑、強(qiáng)度和厚度等綜合性能。

我廠加工超高分子量聚乙烯管材，突破傳統(tǒng)粉末熱熔加壓成型方法，采用特殊的擠出機(jī)和特殊設(shè)計(jì)的模具，將高分子量聚乙烯在高溫下連續(xù)擠出成型，節(jié)省了大量人力物力。