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超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述


超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述——刘萍刘英
超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述
刘萍刘英
北京东方彳i油化工有限公司助剂二厂 摘要:介绍了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)树脂国内外市场最新动态、国内外主要树脂牛产厂家情况(产品牌号 及性能指标)、制晶加工技术及国内外主要超高分子量聚乙烯制品加工厂家情况(产品牌号规格及性能

),并介绍了超高分子 量聚乙烯应用的新进展…UHMW-PE薄膜及其粘合胶带的应用。 与常规HDPE相比,UHMW-PE产品拥自.较人的利润空问,原有厂家,如:齐鲁化工研究院、上海化工研究院均扩大了 生产规模,且不断有新的』。家加入竞争行列,如:无锡富坤化工有限公司及安徽省特佳劲精细化工有限责任公司,目前,国 内UHMW-PE总生产能力超过20000吨/年。 据息,上海化_工研究院大地科技发展钉限公司2000吨/年及德国TICONA公司在中圉的20000吨/年超高分子量聚乙 烯上程均在建设中,2007年以后将相继投产,届时,国内UHMW-PE树脂生产能力将超过40000吨/年,而UHMW-PE树脂 应JfJ开发速度远小于树脂发展速度。德国TICONA公司加入困内UHMW-PE市场竞争,一方面,将彳f力地促进国内UHMW-PE 制品加T技术的发展及新应用领域(如:锂电池隔板)的开发速度,另一方面,将大人加剧市场竞争的激烈程度。针对助剂 二厂如何心对未来激烈的市场竞争,提出了几点建设性意见。 近几年来,国内,UHMW-PE管材及纤维应用Ifi场发展迅速,管材用譬已占UHMW-PE总销费量的20%,而且仍保持 着增长势头;UHMW-PE纤维总加工能力超过r 2000吨/年,销量占总销售最的lO%片右,在今后一、一二年内,UHMW-PE 纤维加上能力将超过4000吨/年,鉴于UHMw—PE纤维广泛Jlj于军工产品,很难获取UHMW-PE纤维专用树脂原料,因此, UHMW-PE纤维专用树脂原料只能依靠国产化。UHMW-PE薄膜开始进入国内应Hj市场,同本j井油化JF发出新的UHMW-PE 吹塑膜加j=方法,与传统的UHMW-PE薄膜切削法相比,这种方法具有成本低、效率高、薄膜厚度更薄的优点。 关键字:超高分子量聚乙烯树脂
UHMW-PE

市场

应用

制品加工

一、前言
超高分子量聚乙烯f简称UHMW-PE)是一种综合 性能优异的热避性工程螺料。1957年。由美国Allied Chemical公司实现工业化,此后德国Hoechst公司、 美国Hercules公司、日本三井行油化学公司等也先后 投入工业化生产。 UHMW—PE是一种线性聚合物,其分子量平均为 常规高密度聚乙烯的十几倍,超高的分子量赋与其诸 多其它聚合物材料所不具备的突出性能: 既使在很低的温度下仍具有极岛的抗冲击性 极高的耐磨性能,保证材料具有更长的使用寿命 极高的耐腐蚀性:耐酸、碱及腐蚀性气体 很低的摩擦系数,使材料具有良好的滑动性能 综合耐温性,能够在.200。C至+80。C温度范围内使
用 良好的消音性能

院(简称齐鲁)、无锡富坤化工有限公司(简称无锡富 坤)、上海化工研究院(简称上研院)及安徽省特佳劲 精细化工有限责任公司(简称特佳劲), 总生产能力超过20000吨/年。其中,助剂二厂生 产能力为10000吨/年,生产历史最长,技术最成熟,规 格牌号最齐全,是目前唯一连续化生产UHMW-PE的 厂家,在国内市场上占据主导地位。齐鲁牛产能力为 2000吨/年,上研院生产能力为4000吨/年,年销售量 可达2000吨,特佳劲自称月产量600吨。无锡富坤据 称,圭产能力为4000吨/年,为问歇式生产,原料乙烯 气依靠罐乍运输,可生产分予量在100—500万的原料, 年销售量达2000多吨。从产品质量状况来看,助剂= 厂的超高分子量聚乙烯产品牌号齐全,质量稳定性好, 供应及时;齐鲁的超高分予量聚乙烯产品分子量为 100.200万,力学性能较好;无锡富坤由于是问歇生产 工艺,产品稳定性差。 另据息,上海化-【=研究院天地科技发展有限公司 2000 t/a超高分子最聚乙烯工程在七海金山建设,由上 海化1:研究院设计所承担施工图设计。 目前,国内UHMW.PE制品主要有:板材、棒材、 异型材、管材、滤材、纤维、蓄电池隔板等。 (1)板材、棒材及异型材是市场推广开发最早、用途 最多、加工工艺最简易、市场容量最大的产品,市场 消费最占总销量的60%左右,H较为稳定,但增长速 度缓慢,发展潜力有限。板材、棒材及异型材广泛应

良好的抗应力开裂能力
符合卫牛标准

卓越的综合性能使得UHMW-PE树脂在日用、工 业、文体、交通运输、国防、机械等众多领域作为抗 冲、减振、防弹、抗疲劳、耐磨、减阻、防粘材料得
到了广泛的应用。

二、国内外市场现状
1.国内市场:

目前,国内生产UHMW-PE的企业有北京东方石油化 工有限公司助7}U---厂(简称助剂二厂)、齐鲁化工研究

中国塑协专家委员会第二次年会暨2007年塑料精品项同推介会论文集

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刘萍刘英——一超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述
Hf F矿IlI、造纸、陶瓷、纺自!轩工机械锋多个领域。 扳材上要川作储存煤、盐、沙、矿“、谷物艟娴 草等料仓的衬里,腓仓及韶斗汽1料精们衬rB,消除 #4仓段制:1的裂桥现孽,避免物耕堵寒.”外,板村
琏.f/I J作瞄*自、扳,UHMW PE良蚶舶抗H,l}一性能

适用J‘板柑、异申材、茸lU池相扳、纤维、过滤器村 等各种规格、牌号的产品,种娄齐仝,计檀盖全球『H 场。DSM公刊日特长足能牛广特殊牌q的UHMW-PE 树岍,如超劓科厘}r绗}:}等,}耍以n用为},产 -l^钔价’TICONA相专。E西POLIALDEN公刊-接 足接管了脒差|q MONTELL的终惭№务.发胜速度报 快,能为川户稳定提供分千髓在300万—600“的原
料,I业川r牛,扳利和拌型利,r、抛北茭市场。 R时,美洲的UHMW PE Jli场需求取蛀^.每年 消费节往45000 mU片右;欧洲执之.消特置托30000

保护口;卫卫船佛小受损芹。 棹材及型村主要川柬制作咐辟零部¨,如:星彤 轮、{t靴链轮轴乐脱水扳、梭r、泉体锋: (2)UHMW PE”材L他为11前lh场推’旧热
lI。山J UHMW-PE l}逆儿T【极高的耐懵蚀岳耐磨

自润滑不W,结、质耗(其单位管K比重仪山钢管屯 量的八分之 )等综台性能.址输送水赝流体、崮怍 脓粒、粉体、浆件昔介质的删想材利,祉电J、矿山 厦河道清淤等片IhI姓ffr泛的应用Im景。经过瓤撕:、 四年的心用开垃,管村用骷c-々UIIMW.PF 0铺赞世 的20%,m儿0I保持若墙长讣又。
(3)UHMW-PE滤材也是个丌发鞍早的产品. 世圳市场舭挂小,牛,“效率低,原料型求^4}抓IN. 艇展述艘缓慢.其销鞋占乜沁器鞋帕10%左f-, UHMW-PE

1m卉iiⅡ洲fn捎费吊在I 5000咆左』】,化近蹦年来. 印膻和中叫的l_J场增睦祖惯。按应恫领域划分,牟球 板村、棒村、管材、”型村锋制品的消费蔚约为57100 口U.蔷电池l辐板t自费最约为21000吨.纤维消赞最约
为6600吨,世滤器材消费毋约为1300 1≈,其它消费 约为4000吨,牟球总消费量约为90000吨。 德『q TICONA己宦却将在中罔建造。管20000吨/

年GUR超目分r毓聚。烯(UHMW-PE)装置井H划于 2007年第季度投产。

ag材主要应用于’mⅢ、叫谍、性料、化I、 三、应用新进展
UHMW PE薄膜.辛耍lift崖饮用水、化学物质、

纺织、造纸、^自浒、制药丑.峻治理等坝域,宴现液 体澄清过滤,涟同怂i}液的滤溃过滤,“世气、水净
化等方山的过滤。

(4)UHMW-PE纤维槲近年垃J&起求的高新科技

燃料等川较管道的内、外丧而,雪撬及滑雪板的底表 面,渖樽衬平,兀J r减少摩擦,摊高耐辟性能。 IdHMWPE滞膜可充当两个连接的金属岢;件2W的隔 音缓冲材料,j[本身所具备的州滑性能可以碱少辫擦. nf在金属部件发生触碰时.消除吐吱、嗡嗡、嘶嘶等
噤首。


产‰击=继碳纤维,芳纶纤}#2 Ji怕第一J℃一目性能纤
维,J}冉甲、比两用的特点.』1泛应州于特种绳带、

渔网、体育器材、备类轻型软质肪掸衣防弹头僦、

防肄屑牌、晰坶装置和其它防护产品,我罔足…屏上
障荷*、是州、口水外,第啊个可以生r UHMW
纤维的【日家。
PE

UHMW.PE¥々音脏特:这是种以UHMW.PE

薄膜为硅材,浆川W烯酸蟹系列粘合剂.带竹剥离纸
旧Ⅲ敞悱村舟腔带。(虬罔I,2)

n时.UHMW,PE纤“F0』『『r能力存2000 Jt以L, 该行、jp近峭年来的发胜速度般快.铺最^总悄售嗣凹
】0%JA,L。 (5)莆电池隔舨在UHMW PE q外应用钡域-l-占 20%以上Il】场份额。日阿.同内UHMW,PE莆IU池啪

板7-J“总能J川Ⅲ过2000万平力米,年,q耗川 UIIMW-PE树脂近700I,l,夸部依靠进n。 2Ⅲh、巾场
f J前,Iq目t,li场UHMW-PE 7E产企业{盟☆德罔

化学曲蹙Ⅲ雍拙尼斯(CELANESE)的I雕聚合物、№务 f公川TICONA。L曲的POLIALDEN.荷“的DSM, 日本一斟化学公司(Mitsui Chemicals Inc)及一}”q北京 自、片石油化l自限套门助剂。厂,其t{-TICONA生产

能JJ为70000吨一年.POLIALDEN为40000吨戽,
DSM为l 0000 J一““I,助剂J为20000Ir,D'年,牟球

0中产能山近1 50000吨/年。TICONA公司是最人 UHMW-PE’#产厂,』_令球50%^】场份额,Ⅱ咀牛Jo

?l_日讯m 0窑委H会第一披年☆%2(Yd7年Ⅲ科辅*ⅧHmn0№t%

超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述——刘萍刘英
UHMW-PE粘台睦带--rfw川J_从汽个到柑k、体
作为热拙性[桴蠼料的超∞分f量聚Z烯“崮忐

时其自忧瞧fn综音性能、f[j4£懈体特性和曾通聚L烯 等舭热划性掣车r截然不l目.给/Ill 12带柬了州难,土 世表现n.虬F叫个方而…。 物料熔融叫枇腔极高,小啦粘流态,而是处r高 博志。超n分千晕聚£烯自Ⅱ工时的熔融牯橙达到 108Pa k流动什极筹,其熔体流动指教几乎为零,撒 难I’L接进行挤出或注射成型。

们”蛳l半fH低f

临界剪Ⅵ速度低熔仆易破裂。衄R分f母聚L烯 0 ol/5Ⅻ十就可能J“牛熔体破裂现象


lIj昔通IIDPE则在1 00 s叫_U!现熔体破裂规浆。幽
此A超高讣了硅聚E烯进行挤卅成掣时挤出速度

小能A伙,卉州会造成熔体破裂、嵌向卅虮裂纹。在进 行注射成型叫由丁一“埘喷射温状忐时而引起气孔和
脱层现蒙。

超自分rtl}聚。烯的雎榛最敦极低,使耪料进行
过程-lJ械易扣册,不蜴进料。

成掣温艘范阿窄,易氧化降解。
UHMW.PE的加【城型方池≯要订压制成型址

(1965年前后)、挤雎成型法(1970‘F前肝)和注射

j翟绷
^l:FLUOROWEAR402,“口性能览 ”能
4“
ASTM

成型法(1975‘f前后)

种『2]。雎制成型法是昂常用

的加工与“..约^总成型特fn 60%.挤压成型法约’成

型最的35%,汪射成型“、足种新的UHMW PE成型
“,川{*小#,约J,总戍掣_!i}的5%『21。 l址制.烧结成型

脏制.烧鲇成掣世UHMW-PE最原婧的加工方法, 也是最营成的』n工力法。H光将UHMW-PE粉末存室 温F加Ⅲ.制成柯适专南度和强度的Ⅲ缩物,然后在 胤定的温度F进}r烧结lm玎。烧结温虚、烧结时问, 添加荆的川晕耳¨比例,似联女0的一%种以及施加的』}、力

都将影响产-州~足、J和性能.凼此操件的随机悱比较
人,对操作肯技术要求比较高【3 1。优点是成小低,设 备简单.投资少,不受趟高分r付聚L烯丹r蛊的蟛 响川使足tl}界上棚对分于景最高f自超月分千量聚‘
数值
0 930

Ⅷm^n

烯f袍q

TICONA产rl^已m哒1000/J他能舳11。缺

#em3 *”“& f自k≈? MPa(ps])
1'/o

D792 D63K D63K D2240

点是牛产效率低赞动慢慢人产乩赝量小稳定等。埘 丁超高分r量聚‘烯的成掣加I米说.出于H相对分 r《A目j_:c动性差托jI他成掣t艺迁不A成熟的 情M r,tll:界备困主噩栗用n、制烧结成犁[4】。
2挤址他型浊

2I(3000)
125 65-68 015-0 20 0Io 0 22 203

Ⅻ&硬度 #摩擦汞& n摩捧系数 #童*%度

● ●

DI 894 DI 894


挤压成犁法乜^‘杠塞式挤山、般嫦什挤卅和单螂
打挤卅一种技术。秉用挤压成型7』ur以~u工牛产棒材、

管材、异犁村、韬’型物和of维。
l杜寡式挤…成型

UIIMW.PE微孔薄:被川于多种领域,如:锂电 池鞘板、过滤、皮脏表而给曲系统燃剌盘和复☆薄


十t堪式挤出是挤卅成型往rI一最先使川的力法。柱 皋挤m成型nr咀看作是迕续化的胍制烧结。由r柱塞 挤山成型足非连续性牛产.效牢低、产r¨品种单一.

脱。四、uHMwPE成型加工技术

一…HⅫ*々采蕾*会*女"☆%2007乍蟑|科待一日ⅢH榧舟盘皓女集

12

刘萍刘英——一超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述
因此,在实际牛产中受到了一定的限制。 目前,柱塞式挤出机正向高速高压方向发展,主 要包括立式和卧式两种类型,代表性产品有日本三井
公司制造的S1M一4749A设备、美国Philips Scientific

次数,因而非常有利于多相多体系物料的共混改性和 连续挤出成型。目前我困已开发出四螺杆反应混炼挤 出机,它具有集缩聚反应器、螺杆挤出机、混炼机、 啮合机、密炼机、研磨机的特点。
3.注射成型

公司和德国WK公司制造的设备,其中美国Philips Scientific公司制造了3种规格的卧式挤出机,年生产 能力分别为10吨、25吨及70吨。在国内,辽宁省阜 新红旗塑料机械厂制造的STJ系列立式柱寨挤出机在 生产UHMWPE薄壁管材,特别是在牛产直径数百毫 米的大口径管材方面显示出较其他加工方法更大的优 越性。2005年,山东华宏化工有限公司研制出大型多联 柱塞式注塑机,实现了连续生产2.20k UHMW.PE大型 制件,能够替代目前加工大型UHMW-PE大型制件采 用的烧结.模压成型法,使生产效率提高了6.7倍,原 料利用率由原来的55%左右提高至80.90%,大人降低 了制件的加:I:成本。多联注塞式注朔机是由离压力机、 熔融推注机、快速加温装置、模具夹持机构、模具保 温冷却机构及模具升温保温系统等组成【5】。
2.2单螺杆挤出成型

日本的_二井石油化学公司于70年代中期最早实现 了超岛分了量聚乙烯注射成型,1976年实行了商业化 [7】。在我国,超高分了量聚乙烯的注射成型也取得了
一些突破性的进展。刘玉风等人[8]用德国Battenfeld

公司的高压高速注射机,对UHMW-PE的注射成型工 艺进行了研究,发现UHMW.PE受注射温度影响较小. 选择为250℃左右;提高注射压力可显著改善树脂的 流动性。但是,如注射压力过大,则会产生溢料;注射 速度选择为先增大后递减,在高剪切作用F,熔体被 分割为细小的粉末,而充满型腔;同时,选择较小的 直径喷嘴,以提高剪切并配合合适的螺杆速度,即可 牛产出性能优良的制品。基本上是采用普通的单螺杆 注射机,但存螺杆和模具设计上需经过特殊的改进。 以保证物料在料筒内均匀移动,并装备压力贮存器用
来加速注入。 4.气体辅助挤出成型 英国R.H.Liang等[9】2000年首次提出聚合物气体

世界上最早研制UHMWPE单螺杆挤出成犁技术 的是口本三井石油化学公司,于1971年开始研究 UHMWPE棒材挤出技术,1974年投入生产。甲.螺杆 挤出机挤出超高分子量聚乙烯箭材技术是通过螺杆的 塑化和推进作用,真正实现了超高分子量聚乙烯管材 的连续挤出,效率显著提高,使超高分子量聚乙烯的 加J=技术跃上了一个新台阶。日本三井石油化工公司 采用065型单螺杆挤出机,可生产lO种不同规格的 圆棒(050 mm.0200mm)。我国北京塑料研究所在 “六五”和“七五”期间研制出UHMWPE单螺杆挤出机 挤出棒材成型工艺,采用045、065单螺杆挤出机挤
出了UHMWPE棒材(020mm一巾100ram)。北京化工

辅助挤出成型技术,即通过气体辅助挤出控制系统和 气体辅助挤出Lj模,使聚合物熔体和口模之间形成气 垫膜层,将原来的非滑移黏着口模挤出方式变为气垫 完全滑移非黏着U模挤出方式,从而获得非常明显的 口模减黏降阻效果。该技术与传统挤出成型技术相比 有如下特点[10】:①可减小挤出制品的出u膨胀变形; ②提高产品尺寸精度;③改善产品的质量,提高产量: ④实现高黏度聚合物存低耗低温下的高速挤出;⑤提
用技术,

大学塑料机械及塑料工程研究所[6】在1996年完成了 工业化UHMW.PE管材生产线的制造。
2.3双螺杆挤出成型及多螺杆挤出成型

高模j£寿命,降低生产成本。该工艺是一项综合性应 其成型机理还有待十进一步深入研究。 5.UHMW-PE吹塑膜的新加工方法 口本三井油化在2005年的SPEANTEC会议一l-.介

目前,国内已有多家生产双螺杆挤出机的厂家,
如上海博耐机电设备有限公司生产的SJZ系列双螺杆

绍了一种新的UHMW-PE吹塑膜加工方法:将胝绵模

挤出机,其螺杆采用油冷系统冷却,机筒采蚪j特殊的 风冷却系统。该成型设备具有塑化混炼均匀、产量高、 质量稳定、适片j范幽广、使用寿命长的特点。南京科 亚实业有限公司推出了直径为135mm的大型双螺杆 挤出机,其螺杆最大转速为300r/rain,产量为 2000.3500kg/h,年产量能达到1.2万t。 目前,双螺杆挤出机大多采用同向旋转双螺杆挤 出机,工艺物料流动正常稳定,螺杆转速不需太高, 缺点是挤出功率消耗大,产量较低。三螺杆挤出机具 有塑化能力强、混合好、自洁性能好等优点,且螺杆 每旋转一周都会增加物料混炼、均化、揉捏和剪切的

塑与吹膜挤塑相结合,生产UHMW-PE双向拉伸薄膜。 生产设备由日本Torni机械制造公司提供。用这种设备
吹塑UHMW-PE,其最大负倚拉伸比6:1-30:1、吹 胀比6:1.10:1,吹塑薄膜厚度5—1409m。以往, UHMWPE薄膜是通过切削压塑块料制备的,这种方

法效率低、价格昂贵,且薄膜的厚度不能小于501am。 这种新的连续加工的方法,效率高,能以100磅/,J、时 (37.3kg/h)的速度,在试验线上牛产1.5m的平折膜, 膜的性能比传统制备的好[1l】。

五、UHMW-PE树脂牌号及性能指标
德圉Ticona公司UHMW-PE产品

TICONA公司是全球UHMW—PE树脂最大的生产

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超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述——刘萍
厂家,生产能力为70000吨/年,可以牛产适用于板材、 异型材、蓄电池隔板、纤维、过滤器材等各种规格、 牌号的产品,注册商标为Hostalen。

刘英

表2:TICONA公司产品牌号 牌廿.
GUR4020 GUR4120 GUR4220 GUR4320 GUR 2122 GUR4030 GUR4130 GUR4150 GUR4170 GUR4113

主要应用及加工方法 粘均分子最约440万g/m01.卡要j|j于压制板材 粘均分。f量约440万g/t001.主婴用卜n筛0板材及多孔产品 釉均分了量约440万g/mot.用十切膜 粘均分子墙约440万g/t001.用于螺杆挤出 具有较低的堆密度0.20-0.259/cm3),适合高填允剂』li制,多孔产品 无添加剂,压制成型
比GUR 4120更耐磨,压制,柱塞挤】『f; 比GUR 4130更耐磨,压制,枉寒挤出 比GUR 4150更耐磨,压制,柱寨挤出

备注 无添加剂 忭能与GUR4120相当,含热稳定剂 含挤出稳定剂

粘均分子蕾约560万g/t001. 平均粘均分子量为730万g/m01. 平均粘均分子苗为800万g/m01. 平均粘均分子量为320万g/m01.

性能与GUR 4120相似,压制,柱塞挤i15,螺杆挤出,注射胍制。

TICONA公司产品性能表见表3。 2.荷兰DSM公司UHMW.PE产品

(1)荷兰DSM公司工程塑料部生产的UHMW-PE产品注册商标为Stamylan UH,以粉末供应。 表4:产品牌号及性能一览表



单位
MPa
ml/g g/mol kJ/m2

方法标准
JSO 11542.2 IS0 1628.3

产品牌号
UH034 O.13 1750 3.3X106 UH210 O.23 2200 4.6x106 190 100 8l 150 >0.40 UH410 0.36 2850 6.4x106 160 90 UH610 O.53 3650 8.7x106 110 80

定伸应力(150/10) 粘数 分了二量1) 简支梁双缺Ll冲击强度(14。) 磨损指数2) 维卡软化点 平均粒径 堆密度

ISo 11542.2 ISO 15527 ISO 306/B50 ISo 13320.1 ISO 60

220 110


℃ }Lin kgJ‘m3

注:1)分子量(Mw)按公司计算:Mw=5.37×104×In】i.49,其中f砌为十氢萘在i35"C时的特性粘度值(di/g)。

2)砂浆测试法(以UH210=100%为基准)。
表3:Hostalen 测试方法 性能 密度 熔体流动速率
(MFll90,21.63)

GUR产品性能一览表 产 品
GH R8lll O.95 1.4士O.3 7l GUR 4113 0.94 <1 <0.0l O.13 445 510 1790 2000 320 。GUR 2122 O.93 <l <0.01 0.22 1950 2200 440 10.25 790 790 17


GUR 4120 O.93 <o.1 <O.0l O.22 2100 2400

口^
GUR 4130 O.93 <O.1 <O.0l O.38 2580 3050 560 _-20.4 680 680 17 GUR 4150 O.93 <0.1 <o.01 O.5l 3150 3850 730 GUR 4170 O.93 <O.1 <O.0l O.7 3450 4300 800

单位 ∥cm3
g/10min



DIN DIN 53 479 DIN 53 735

ISO IS0 11830 ISO 1133 IS0 62 ISo 11542-2 IS0 1629.3

吸水率 定伸应力(150/10) 特性粘度[T1]1 粘数 平均分子量
2(×104) 堆密度

% MPa
rrd/g cm’/g g/mol g/cm3 N/nun2 DIN 53468 DIN 53 457 DIN 53 728

ISO 307 ISO 307 IS0 1183

+49

.440 三0.4 720 720 17

邳.4
1060

邳.4
750 750 17

邳.4
680 680 17

卸.4
570 570 17

拉伸弹性模量 扎伸弹。rL模昔 拉伸屈服心力
(50mm/min)

MPa MPa % %

ISO 527.2/lA ISO 527—2/lA

托伸屈服应变
(50mm/min)

ISO 527.2/lA

20

20

20 >50

20

20

20

标称断裂应变
(50mm/min)

ISO 527.2/1 A
甑j

>50
;d

>50

>50

>50

>50

中围翅协专家委员会第_二次年会暨2007年塑料精品项目推介会论文集

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刘萍

刘英——一超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述
N/ram2 MPa N/mm2 MPa
DIN 53 444 DIN 53 444 lS0 899—1 340 680 450 450 250 550 550 270 460 460 230 430 430 230 430 430 220 370 370 180

托伸蠕变模毋(1h) 拉伸蠕,歪模爱(1h)
扣僻1蠕变模最 (1000h) 拉伸蠕变模鼍 (1000h) 缺几冲山强度 (1 40V-notch
both sides)

IS0 899.1

250

270

230

230

220

180

?虹|m2

ISO 11542.2

170

120

210

180

130

50

维卡软化点 f50℃/h 50N) 线忡执膨胀系数

℃ l/℃

DINIS0 306

IS0 306 IS0 11359.2

80

80 2x10-4

80 2x10-4

80 2x10.4

80 2x10-4

80 2x10-4

80 2xlO-4

相对介电常数
100ttz

DIN 53 483

IEC 60250

2.1

2.1

2.1

2.1

2.1

2.1

相对介电常数
MHz

DIN 53 483

IEC 60250













介质损耗捌数
100Hz

IEC 60250

3.9x 10.4 3.9x 10.4 3.9x 10.4 3.9x10.4 3.9x 10.4 3.9x10.4 lOxl0.4

介质损耗凶数
1 MHz

IEC 60250

lOxl0.4 >】012 >1012 45 600 2lO 15 <60 245士40
<4

lO×10.4 >lOl2 >1012 45 600 210 15 <25 125士30 <25

10xlO.4 >1012 >1012 45 600 2lO 15 <10 120士20 <15

lOxl0.4 >1012 >1012 45 600 210 15

lOxl0.4 2=-1012 >1012 45 600 210 15 <lO 120±20 <15

体积电阻率 表面电阻率 电气强度
相比电痕化指数

Q.m
Q kV/mm

DIN 53 482 DIN 53 482 DIN 53 48l Dn、{IEC 60112

IEC 60093 lEC 60093 IEC 60243.1 IEC 60112 IS0 293 IS0 293

>1012 >lOl2 45 600 2lO 15

模淫温度
冷却速度


K./min

粒径(>2501am)
甲均粒径 粒径(<639inl


I.tm



粒形 磨耗(沙浆法)
内部测试方法:24h,120

结节状的
250 110

绒毛状的 结节状的
100 90 80

结节状的
70

转/min,沙粒径0.2-1.Omm。 注:GHR811i足DIN标准卜.的数值;其余为ISO标准下数值。
良好的町润湿性

(2)DSM公司Soluteeh研发中心专业生产注册 商标为SOLUPOR的UHMW-PE微孔薄,这种微孔薄 膜被用十多种领域,如:隔板、过滤、皮肤表面给药 系统、燃料盒和复合薄膜。 SOLUPOR是一种强化微孔薄膜,具有卓越的机 械强度和高孔隙率的综合性能,有多种孔径及厚度规 格。SOLUPOR膜具有优良的开放结构,它由微纤维 和层状网构成,被人们称为微孔无纺布,但是,
SOLUPOR膜比无纺布薄得多。
表5:SOLUPOR主要性能 项 目 数 值

町控制的孔隙尺寸
膜薄 防水

0.05-1.Olam 10-1209m

>500cm水柱
高达1 50009/m2/24h
1.100s/50m1

高蒸汽透过率 良好的透气性
卓越的耐化学腐蚀性 符合医用等级

耐酸、盐等等
DMF,USP等级6:IS0 10993.1

高纯度
经处理后nJ.具有亲水性

板低的可蒸馏含量
涂附、接枝、表面活性等等

赢孔隙率 质轻、密度低

40-90%
3-20 g/m2;1 00—600kg/m3;

同本--.it:化学公司生产的UHMW-PE产品,该公一J生产 UHMW-PE树脂注册商标为HI-ZEX MILLIONTM。

表6:HI.ZEX MILLION产品牌号及性能指标





单位


测试疗法 ASTM
240S 200 0.940

产品牌
240M
230 0.935

口.
340M 330 0.930

320M
280 0.935

630M
600 0.930

平均分子最 密度

J04

D4020 D1505

∥cm3

124

中国塑协等家委员会第二次年会暨2007年塑料精品项目推介会论文集

超高分子量聚乙烯树脂市场,加工技术及其应用综述——刘萍刘英

一抖化学公-j迁牛产种十t{}撒细的UIIMW-PE粉末,泣册商杯Y,S MIPELONTM。谚产品剐粒极细.与常

埘PE粉(典型分,破为2万垒30“)埘比鲜叫,见削4。

罔4t MIPELON o,常m 别越冉n
ASIⅥ D4020‘ D1505 D1895 D638 D638 D638 D2240 D1894

PE}t"川E
MIPELON
XM.220 200 940 44 400 (450) 350 65 0 2 】36

袁7:MIPEIA)N1mUHMW PE的牌g及性能{R标 ∞位
。I¨
“cm3

XM 221U
200 940

4*度 %裂拉仲强度
目I《”K{ W&Ⅲm

∥em3
MPa


400 (450) 350 65 1)2 136

蛐cm2



摩擦系‰
℃ 十目#& #"Hm


D21I 7

爆m*&n
*n¨n∞

m分r箭(M川按公小I算:M舻5

37×104

x㈨I

37

M[PELON UHMWZPE丰葵自r州『、t用:

(1)&*树月旨&橡胶
#M TPELON UHMW PE瀑mH

(2)自身澜滑材料
m rMIPELON UHMW

(3)过饨器

聚酵树脂、尼龙&橡腔一h十但r?】u 提∞利料的自身润滑性.《日H增m 村料的耐磨损性耐化学腐№惟&" ^.蛆度;

.PE颗粗橙Ⅷ.使#{碱、dⅢ 等腆加女U型拜材丹敞,进步 自身润晰性能。

极绑小的}t补使得MIPELON UHMW ,PE更j西AI怍多孔的过滤器利。
【4)其它 将MIPELON UHMW-PE添肌到洲滑1】旨、

渊坩剂、汕墨、滁料厦染料t¨.”r增加材 料的自自润柑性。

十H塑悱专家蚕H会柳一敬下☆《2007 49科轴*mR推"☆论女讹

125

刘萍刘英——一超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述


W万

|{ l


\、

芹型,j}{I管村规褂:i+i径50 r800ram、岵"3-35ram、 ]作Jh力I.3MPa的备种超自分了虱聚£烯书材。 (3)潍坊庆丰超峨管村铂限公司 垃凳-d棚自25条超商分了精骧z烯管材牛,线, 乍』“能山10000 1tj≈。可串rnij=0168mm壁
@930lnm弃u释的超高分r母粜£烯∞道。

n争;¨§。pJ:h。

——



2牛产UHMW.PE纤维的土要厂家 (I) 』r波人成新材抖股份百m公司谆公d装 拦dE儿已扩增年1500 litE<II,谚公司计划n夸后‘r 内将生产剃横々太至2000吨/年。 葭公司成立r}999 湖南中枣特种装备打限公刮 年,媛凳d计划将乍产能力南200t/y拶大至1000l|fy: d≮愠日模埭厶烯纤维无纬布乍产能力打人到1000tIy,
脯时,兑正纬札牛J“能力将6 ItP界产晕的九分之

六、ui]MW.PE上婴加c厂东

()幽山l二翌加T厂家 I 牛产UHMW.PE管材的土要厂家 (1)h末寿l『特种挚料自限公司 摩公-日成立J 2000印,是丌拉生产超自分了量策

【12]。

北蒯q益rj一股份有阻公司
谚公d是-l,困股票上¨公司…一中纺投瓷发胜股 份自限公刮的全资了公可,F背高技术特种纤维艘F 游产品的研制、丌驻、生产、椰钺侣。il前上璺生产“孚 奎”牌趟高分f量聚£烯纤维.设“牛产能力选400吨
Ⅳr:

L烯管材的目新技求∞№.州0建成【目内旃家万¨b
级生产址地.可大规模,f J“随释800唧以F祚种规格 的超高分r嚣策L烯忤材。 (2)Jj】东东^管业柏限公刊

鼢司专业牛瑚莉阿量聚乙烯营孰鬟j端肿型性能指标

F焉舞焉乒
3 4 F|103 F■113

序号l

‰种I“格

【匕n伸*山(CN/dtex)

I[匕拉伸模日(CN/d∞x)

Ⅻ《忡K¥(%)l

200D/4I)I)D/8。OD
2001J/400Dt800D

28 30 32

1300 1300 1500 1500

‘3 ‘3 ‘3 ‘3



FTl33

200D

35

3,p产UHMW.PE萧山池辊板的 f京
(1 ‘U

也头黄luj高新蚺利股份有m公司

也失黄Ⅻ苛新唧利股份有m公司位于包头稀上高新技术产,/k于=l艟
j大津安培企业股份有限公 R中心地段.占地20000、r^米。公同争套引进奥地利超高分子莆粱 £烯眚『n池礅孔隔板生产线。该生产线H备年产550^irdPE微扎蛹 扳旧牛产能力,处J‘LU;界先进水平。其生产工艺独特,全部寅现n动 化,址幽内『|町娄牛产』家规模最大、科技舍硅城高、科研力量最为雄 厚fm自新技术企业。】艺流程罔如下。

天津安培企'lk自限公tU足台湾宣
蝌企业股份有J鞋公刊投资十1 994年

成口十中目走津纤济升发区。产品为 铅酶蒿电池崩SWP+GM、LP+(iM、 AGM、PE隔板。 1 998年筹址PE隔扳的乍f。线, 1999年3 J J r式投产,这条牛,线是 中同阿内最,#的PE隔扳乍』“线:剥十
2001年义增醴了第条PE乍P_线,

H前PE年产_}『}达剑500打甲冉米c产 M隙销售田内窖广外,三£远钔东南Ⅱ、 t{,东&非卅『地区。¨liiJ田内客户’璺 青天j¥统、湖北日*鸵、北海协}}
肄。

26

十目掣m々采蚤Ⅲ0*敬年2%2007年2¨精%mI【捧,r2*i*

超高分子量聚乙烯树脂市场、JJOT技术及其应用综述——刘萍刘英
中英合资?保定风帆美新蓄电池隔板制造有限公
司:

TECAFINE。该公司在十几个困家建立了分公司,在
中国卜海设立了办事处。

保定风帆美新蓄电池隔板制造有限公司是由中国
保定风帆集团公司与英国瑞晕公司共I—j组建的合资食

德国博利海速利得尔(PoLY HI SOLICUR)公司: 该公司主要生产UHMw-PE衬板,产品注册商标
泰发(Tivar),其产品是专为储存容器和输送装置f面

业,专业生产超高分子量聚乙烯蓄电池隔板(简称PE 隔板)。风帆美新公司成立于2000年6月,注册资本 500万美元,投资700万美元,是由风帆集}jj公司和 英国瑞譬公司共同投资兴建的一个合资企、fk。风帆集 团占70%的股份。主要生产超高分子量聚乙烯(PE)
隔板。 该公司引进荚国捷华国际工程公司PE隔板制造 技术与关键生产设备及检测仪器,PE隔板生产工艺:和

特别开发的衬里材料,町以应用于自卸船、自卸卡车、 装载机、输送槽、进料漏斗、储存容器及卸料箱等场
所。

2.牛产UHMW.PE隔板主要厂家 (1)美困戴瑞米克(Daramic Inc.)公司
该公司已有近八1‘年的乍产历史了,是Ploypore

产品质肇都属于国际…流水平。可按用户要求加工成 各种规格尺、j‘的卷材,片式或袋式隔板、卷材隔板片
式隔板袋式隔板。 福建蓄电池厂:

该厂是引进荚国捷华国际工程公司PE隔板制造 技术与关键生产设备及检测仪器生产PE隔板的厂家。
4.UHMW.PE薄膜牛产厂家


Inc.的全资了公司,也是汽车、工业及专、fk用电池隔板 全球主要牛产商和供应商,拥有七条牛产线(美国两 家、欧洲四家、亚洲一家),其中六条牛产线用于生产 PE隔板,2001年总生产能力达到3.03亿m2,占市场 份额的60%。该公司十2002年初在海外高桥保税区投 资建立独资企业…戴瑞米克(上海)电池隔膜有限公
司。 (2)美国Entek International LLC公司: 该公司是Entek International lnc.的姊妹公司,专业

株洲市杜能新材料有责任限公司是一家专业丌发
和牛产高性能UHMW-PE制品的公司。该公司生产杜

能牌UHMWPE薄膜,产品广泛应用于鼠标脚垫、鼠
标脚贴、绝缘材料、家具脚垫、滑道、耐摩面板、食

生产多孔硅填允聚合物电池隔板。其中UHMW—PE隔 板牛产能力为16亿英尺2/年(合1.5亿m2/年),产品 注册商标为RhinlHide,年耗用GUR型号UHMW—PE树
脂1500多万磅(6804吨)。2002年,该公司开始牛产

品加工台面板等。 薄膜规格有:(0.1mm—1.6mm)×lOOmm。 (二)国外主要加工厂家 1.生产UHMW—PE板材、异型材、管材主要厂家
(1)Artek有限公司:

用于手机及笔记本电脑的锂电池用UHMW.PE多孔隔 板,生产能力为140万m2/)j,产品牌号为Teklon。 产量为1.3亿英尺2/年(合1200万m2/年)。
3.生产UHMW-PE纤维J‘家

该公司成立于1985年,是超高分子量聚乙烯挤出 型材供应商,产品注册商标为Duravar。产晶包括:棒 材、板材(flat stock)、片材发异型材。
TSE—OKULEN Americas L.L.C.公司:

(I)荷兰DSM(Dutch State Mines)公司: DSM公司采用十氢萘做溶剂,发明-『凝胶纺丝法, 制备出,UHMW-PE纤维,1979年申请了专利,1990 年实现了工、Ik化生。目前生产能力为4500吨/年,产
品注册商标为Dyneema。 美囡霍尼韦尔(Honeywell)公司:

该公司是由美困TSE与德困Ottensteiner

Kuqststoff(简称OK)组建的.合资企业,简称(TSE.OK),
是生产UHMW-PE板材的主要厂家,生产全美最大的 UHMW—PE板材:240”x80”x5/16”(即6.1
mx2.0

mx0.8m)。分子量町高达700万.900万。
德国恩欣格国际有限(ENSINGER)公司:

该公司购买了荷兰DSM公司专利,将溶剂由十氢 萘换成了矿物油,创造了自己的专利,并于1988实现 了商业化牛产,是第一个使超高纤维商、Jk牛产的厂家, 现有生产能力为1000吨/年,产品注册商标为Spectra。

该公司是高性能塑料的生产厂家,生产各种规格 的超高分子量聚乙烯棒材、管材及板材,产品牌号为
表9:部分UHMW-PE纤维性能一览表 性能
登尼尔
Honeywell S.900 ‘4800 25.5 785 3.9 lO S.J000 1300 35 1150 3.4 5.4


DSM
SK.60 1600 32 1020 3.6 1 SK.75 1600 40 1280 3.6 /2

纤维强度(gpd) 模苗(gpd) 伸艮率(%) 登尼尔/啦纤维

注:S-900、S.1000、SK一60及SK一75牌号土要用于绳索。

中国塑协专家委员会第二次年会暨2007年塑料精品项目推介会论文集

127

刘萍刘英——一超高分子量聚乙烯树脂市场、加工技术及其应用综述
4.生产UHM、Ⅳ-PE薄膜的主要厂家 (1)DeWAL Industries公司是一家成立于1974
损耗凶子
D150 In/in/F F 0.0004 llxl04 73

热变形系数 热变形温度

年的美国公司,该公司是切削法生产UHMW-PE薄膜 的主导厂家。该公司采用自行开发的切削设备生产最 高质最的薄膜,厚度范围:0.030”至0.040”(即
0.08ram.1.0ram),宽度可达50”(即1.27m)。UHMW.PE

七、市场预测及建议 随着上海化上研究院天地科技发展有限公司2000
吨/年及TJCoNA公司20000吨/年超高分子量聚乙烯

原料购自德国TICONA公司。
表lO:广:品牌号一览表
产晶牌号 D/W402 D/W402B D/W 402BNC 说明 /fi含任何添加剂的UHMW-PE切削膜 填加石墨的导电UHMW-PE切削膜

耐紫外线的北导电UHMW-PE切削膜 含白色添加剂的UHMW-PE切削膜,主
要心用于食品#f,lk 填加少量石墨的非导电UHM、v-PE切

D/W402W
D,W 404BNC

生产装置相继投产,2008年以后,市场供应将远远大 于市场需求,国内超高分子量聚乙烯市场竞争将日益 激烈。 TICONA公司的产品具有牌号多样,性能优异, 特别是产品粒径及其分布具有叮控性: TICONA公司本上化生产,使以往助剂二厂在产 品价格上的优势将日益变小;
与同际大公司相比,我们的售后服务水准无法与 之相提并沦。

削膜 2002年1月,DeWAL Industries与德国 Mikro.Technik GmbH&Co.KG公司合资成立DeWAL
EURoPE GmbH公司,专业生产高性能UHM、v-PE及

届时,助剂二厂的生产经营形势必将异常险峻, 如果说我们还有一’些优势的话,那就是培育多年的市
场以及销售渠道。因此,为了应对未来市场挑战,我 们应该从现在开始做好准备:

PTFE薄膜,产品定位在欧洲市场。该公司采用专有技 术牛产多孔UHMW-PE薄膜,这种薄膜在三个轴向上 孔径分布均匀,平均孔径为50um至2.5pm,这种薄 膜的注ji|}商标为Unipore。
厚度
0.00—0.060 inches 2.5—501am
0.25—26.0 1

持续改善产品质量,特别是产品的粒径及其颗粒
分布;

注重多牌号产品开发,增加产品多样性,加快开 发UHMW—PE专用料(纤维、隔板及滤材)的速度,
抢占细分市场:

孔径
宽度 拉伸强度

iriches

000—4000psi(6.895—27.58MPa)
Plastics

(2)美国Crown

Company公司专业乍产

UHMW-PE薄膜,该公司采用自己的专用技术 …Lam.N—Hard工艺,而不足传统的压延切削方法,生
产UHMW-PE薄膜,产品厚度范罔:0.003”至0.125”(即 0.5mm.3.175mm), 609.6mm)。 表12:产品性能一览表
测试方法

继续加大成本核算管理力度,降低成本,继续保 持价格优势; 培养一支高素质的营销队伍,提高售后服务水准, 建迂完善、高效的|}}j户信息反馈机制,及时、快速地 根据市场变化调整产晶结构,开发新品种; 充分利用UHMW.PE国家标准起草者的优势,在 产品标准上做文章。
参考文献

宽度:0.25—24”(即6.35mm.

1石安福,龚云表丰编.工程式颦料手册,上海科学技术出
版社,2003,3

2徐凌秀,刘英俊.超高分子量聚乙烯成型加工方法及最 新进展.塑料加T,1995年,23(4) 数值
0.930

性 密度



单位
g/cm3

ASTM
D792 D638 D638 D638 D638 D2240

3刘厂‘建.甥*:UJtl-L应用.1998。20(4)

扎伸厢服强度
拉伸断裂强度

MPa(psi) MPa(psi)


23(3300)
53(7740) 460 725(1.05) 65

4许中义。超高分子量聚乙烯成型J二艺在化工领域中的 应用,炼油与化上,2004,1(15) 5孙立鸿.大型超高分子量聚乙烯制件的注射成犁研
究.2005,33(5)

断裂伸长率
杨氏模最

6何继敏等.超高分子营聚乙烯管材的应用与市场前景.
中国塑料,2003,17(2)

MPa(psixl05)

7明艳.费润礼.超高分了量聚乙烯成型加工及改.合成树
脂及塑料。2002.1 9(4)

邵氏硬度
吸水率 相对溶液粘度 %
dl/grn

D570 D4020

不吸水
2.3.3.5 O.16 O.14

8刘玉凤.朱放.苏庆等.塑料.1991,20(5)
9 Liang R H,Machley

M R.The Gas-Assisted Extrusion of

Molten Polyethylene.Journal ofRheology.2001,45(1)

静摩擦系数
动摩擦系数

10鄢超等.聚合物气体辅助挤出成型.中国塑
料,2003,l 7(1 1)
1 l Plastics Technology,2005,5

绝缘强度 介电常数(106Hz)



D149 D150 2,3

3000

l(1 1)

12中国颦协专家委员会通讯.2006,NO.1

128

中国塑协专家委员会第二次年会暨2007年塑料精品项日推介会论文集


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