Высокомолекулярный полиэтилен VHMWPE в Минске

Высокомолекулярный полиэтилен VHMWPE: сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой свыше 3 млн г/моль

Высокомолекулярный полиэтилен VHMWPE (Very High Molecular Weight Polyethylene) — термопласт с молекулярной массой в диапазоне 3 000 000–6 000 000 г/моль, занимающий промежуточное положение между HMWPE (300 000–1 000 000 г/моль) и UHMWPE (более 6 000 000 г/моль). Материал получают полимеризацией этилена на металлоценовых или Ziegler–Natta катализаторах при низком давлении. Линейная макромолекулярная структура без длинных боковых ответвлений обеспечивает высокую степень кристалличности — 70–80 % — и плотность 0,930–0,945 г/см.

В отличие от UHMWPE, VHMWPE сохраняет способность к переработке методами литья под давлением и экструзии при температурах 200–260 C, что расширяет номенклатуру изделий и снижает стоимость формообразования. Показатель текучести расплава VHMWPE составляет 0,05–0,5 г/10 мин при нагрузке 21,6 кг и температуре 190 C (ISO 1133), что существенно выше, чем у UHMWPE (менее 0,01 г/10 мин).

Технические характеристики VHMWPE

Свойства и преимущества

Молекулярная масса свыше 3 млн г/моль формирует развитую сеть физических зацеплений между макромолекулами, что определяет ключевые эксплуатационные свойства VHMWPE:

• Износостойкость при абразивном воздействии — скорость изнашивания в 3–5 раз ниже, чем у ПЭНД (PE-HD), при испытании по схеме «стальной диск — полимерный образец».
• Стойкость к ударным нагрузкам при отрицательных температурах — материал не охрупчивается до –70 C, что критично для горнодобывающего оборудования в условиях Крайнего Севера.
• Низкий коэффициент трения скольжения — 0,10–0,15 по стали без смазки, что позволяет применять VHMWPE в узлах трения без обслуживания.
• Химическая инертность к агрессивным средам: щелочам, кислотам средней концентрации, солевым растворам, нефтепродуктам.
• Водопоглощение менее 0,01 % — материал сохраняет геометрическую стабильность в условиях повышенной влажности.
• Перерабатываемость литьём под давлением и экструзией — в отличие от UHMWPE, VHMWPE формуется на стандартном оборудовании без применения поршневой экструзии.

Области применения

VHMWPE применяется в узлах и деталях, где требуется сочетание износостойкости, ударной вязкости и способности к серийному формованию:

• Футеровка бункеров, течек и пересыпных лотков на обогатительных фабриках и дробильно-сортировочных комплексах.
• Направляющие и скользящие элементы цепных и ленточных конвейеров в портовых перегрузочных терминалах.
• Вкладыши подшипников скольжения в узлах сельскохозяйственной техники — сеялок, опрыскивателей, кормоуборочных комбайнов.
• Защитные накладки на отвалы и ковши карьерной техники, работающей в условиях абразивного износа.
• Детали пищевого оборудования: направляющие звёздочки, износостойкие вставки транспортёрных систем (марки, соответствующие FDA и EU 10/2011).
• Элементы ледоуборочной и снегоуборочной техники: скребки, отвалы, направляющие.

Технология переработки

VHMWPE перерабатывается литьём под давлением при температуре расплава 210–250 C и давлении впрыска 80–120 МПа. Рекомендуемая температура формы — 40–80 C. Для экструзии профилей и листов применяются одношнековые экструдеры с соотношением L/D не менее 25:1 и шнеками с барьерной зоной. Сушка гранулята перед переработкой не требуется ввиду нулевого водопоглощения. Усадка при литье составляет 2,0–3,5 % и зависит от толщины стенки изделия и направления потока расплава.

Вопросы и ответы