Высокомолекулярный полиэтилен HMWPE в Минске

Высокомолекулярный полиэтилен HMWPE: сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE) с молекулярной массой 3–9 млн а.е.м.

Высокомолекулярный полиэтилен HMWPE — это класс полиолефинов с молекулярной массой от 3 до 9 млн а.е.м., получаемый методом суспензионной или газофазной полимеризации этилена на металлоценовых и Ziegler–Natta катализаторах. В отличие от стандартного ПЭНД (0,5–1,5 млн а.е.м.), HMWPE сохраняет вязкость расплава настолько высокую, что переработка возможна только методами компрессионного спекания, гель-формования или поршневой экструзии. Именно сверхвысокая молекулярная масса обеспечивает уникальное сочетание ударной вязкости (по Изоду без надреза — не разрушается при –269 C), износостойкости (в 5–7 раз выше, чем у стали 45 при абразивном изнашивании) и низкого коэффициента трения (0,07–0,11 по стали).

Технические характеристики и марки

Основные физико-механические параметры HMWPE регламентируются стандартами ISO 11542, ASTM D4020 и ГОСТ 16338. Ключевые показатели: плотность 0,930–0,945 г/см, предел прочности при разрыве 20–28 МПа, относительное удлинение при разрыве 300–450 %, модуль упругости 700–900 МПа, ударная вязкость по Шарпи (без надреза) — 150–200 кДж/м. Теплостойкость по Вика составляет 80–135 C в зависимости от степени кристалличности (45–55 %).

Промышленные марки HMWPE выпускаются в виде порошка с насыпной плотностью 0,35–0,50 г/см или гранул. Типовые grades:

• GUR 4120, GUR 4150 — Celanese (Ticona), молекулярная масса 4–6 млн а.е.м., для листового спекания и экструзии профилей.
• Hostalen GUR 5113, GUR 8110 — LyondellBasell, для высоконагруженных узлов трения и имплантатов.
• UHMWPE Ticona 1000, 2000 серии — для гель-формованных волокон (Dyneema, Spectra).
• СВМПЭ-Т (Россия, Томскнефтехим) — порошок для компрессионного формования, молекулярная масса 3,5–5 млн а.е.м.
• СВМПЭ-Г — гранулированный, для поршневой экструзии труб и профилей.

Технология переработки

Из-за аномально высокой вязкости расплава (ПТР при 190 C и нагрузке 21,6 кг — менее 0,1 г/10 мин) HMWPE не перерабатывается стандартными методами литья под давлением или экструзии. Применяются:

• Компрессионное спекание — давление 5–15 МПа, температура 180–220 C, выдержка 1–3 ч. Используется для листов толщиной 10–100 мм, плит, заготовок для механической обработки.
• Поршневая экструзия — для труб диаметром 20–300 мм, стержней, профилей. Температура по зонам 160–200 C.
• Гель-формование — растворение в декалине при 130–150 C, прядение волокон с последующей ориентационной вытяжкой (степень вытяжки 30–50). Прочность волокон достигает 3,5–4,0 ГПа.
• Прямое прессование — для изделий сложной геометрии с последующей механической обработкой (точение, фрезерование).

Типовые области применения

HMWPE применяется в узлах трения и защитных футеровках горно-обогатительного оборудования, в конвейерных системах, в эндопротезировании (ацетабулярные вкладыши тазобедренного сустава), в судостроении (направляющие и подшипники скольжения гребных валов), в пищевой промышленности (ленты транспортеров, разделочные доски), в химической промышленности (футеровка емкостей, трубопроводы для агрессивных сред).

Вопросы и ответы