超高分子量聚乙烯UHMWPE的应用及加工技术.docx

1、超高分子量聚乙烯UHMWPE的应用及加工技术燕山石化公司2012年度情报论文第 号超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用及加工技术伟超树脂应用研究所2012.12.27超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用及加工技术摘要：超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料，广泛应用在纺织、造纸、包装、运输、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品、医疗、体育、船舶、汽车等领域。由于其相对分子质量大，UHMWPE具有流动性差，临界剪切速率低，分子链易发生断裂等特点，加工困难。本文对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及模压成型、挤出成型、注塑成型、纺丝等加工技术进行了介绍，并特别

2、介绍了近熔点挤出、气体辅助挤出、超支化合物改性等几种较为新颖的UHMWPE加工技术。关键词：UHMWPE，加工，进展，应用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料。最早由美国Allied Chemical公司于1957年实现工业化，此后德国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也相继投入工业化生产。我国高桥化工厂于1964年最早研制成功并投入工业化生产，20世纪70年代后期又有塑料厂和助剂二厂投入生产。目前，各国树脂的生产都是采用齐格勒型高效催化剂低压法合成的。1.UHMWPE的性能及应用1.1 UHMWPE的性能11.磨耗性能UHMWPE的耐磨耗性能居塑料

3、之首，比尼龙66和聚四氟乙烯高4倍，比碳钢高5倍。2.冲击性能UHMWPE的冲击强度是市售工程塑料中最高的，为聚碳酸脂（PC）的2倍，ABS的5倍，且能在液氮温度（）下保持高韧性。3.润滑性能UHMWPE的摩擦系数仅为0.070.11，可与聚四氟乙烯相媲美，是理想的自润滑材料。4.抗化学药品腐蚀性UHMWPE的化学稳定性很高，在一定温度和浓度围能耐各种腐蚀性介质及有机溶剂介质的作用。5.耐低温性能UHMWPE具有极佳的耐低温性能，在液氦温度（269）下仍具有延展性。6.耐应力开裂性能一般聚乙烯耐应力开裂能力较差，而UHMWPE则具有优良的耐应力开裂性能，且抵抗开裂的能力随分子量增加而逐渐提高。

4、7.抗黏附能力UHMWPE的抗黏附能力极强，仅次于聚四氟乙烯。8.电绝缘性UHMWPE与其他聚烯烃相比，具有良好的电性能和介电性能，介电损耗率在50100MHz围为12104。9.卫生性UHMWPE安全、卫生、无毒，可用于接触食品和药物方面产品。另外，UHMWPE还具有消音、质轻、耐疲劳、耐伽玛辐射性等许多优异的性能。1.2 UHMWPE的应用2目前UHMWPE已在纺织、造纸、包装、运输、进写、化工、采矿、石油、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到广泛的应用，并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。今后还将扩大到宇航和原子能等领域。1.2.1 以耐磨性和耐冲击性为主的应用1.纺织机械纺织机械是

5、UHMWPE最早应用的领域，早在1958年，就有几家公司用UHMWPE制造防止机械零件，如取代韧性材料中最耐用的水牛皮制作的织机上的皮结，承受40180次min长期振动冲击，其寿命可达水牛皮结的56倍。目前，国外在每台织机上应用的UHMWPE零件平均有30件左右，如投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。2.造纸机械造纸机械是应用UHMWPE的第二个工业领域，约在1960年，在一台削木机的传送装置上第一次安装了UHMWPE防磨条，对底板和链条起到良好的保护作用，使用5年基本上无磨损。据估计，防磨条的寿命要比链条的寿命高一倍以上，UHMWPE和不锈钢、枫木

6、、浇铸型聚氨脂及层压酚醛塑料等耐磨材料都层作为吸水箱盖板使用，但重要的是UHMWPE盖板对吸水箱上不锈钢丝网的阻力大大低于其它材料，因此可使昂贵的不锈钢丝网的使用寿命延长。今天，造纸工业所需UHMWPE用量占总量的10，如采用UHMWPE制造造纸机的刮水板、吸水箱盖板、压密部件、接头等；此外UHMWPE也可用来制造造纸机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等零部件。3.包装机械UHMWPE的高耐磨性、低摩擦因数和不粘性，使其在包装机械中比某些金属和其它塑料更适用，可代替磷青铜和氟塑料。用UHMWPE取代改性氟塑料制作导轨、传送装置的滑块座、固定板等，不仅大大降低了设备投资费用，而且可延长使用寿命

7、1050倍。一条液体洗涤剂生产线装置上的计时星轮，用UHMWPE取代原来的层压热固性塑料后，使过去易磨损、易划伤瓶且容易变软的问题迎刃而解，大大减少了备用件费用，有UHMWPE制造的计时螺杆，也已在许多装瓶线上作为标准部件使用。西方一个大啤酒厂，用UHMWPE制作了一条约1.6km长的板带式瓶子传送带，比用磷青铜制作的传送带耐用几倍。国外一个汽车组装厂的输送线上，链条驱动链轮使小车在钢板传送平台上运动，由于链条与钢板的摩擦，链条极易损坏。采用UHMWPE板材替换钢板，使磨损大大降低，同时也减少了动力消耗。4.通用机械由于UHMWPE具有优良的耐磨性、耐冲击性，它在机械制造行业中得到广泛应用，可

8、制作各种齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴承、轴瓦、轴套、削轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉等机械零部件。1.2.2 以自润滑性和不粘性为主的应用1.材料储运UHMWPE可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、谷物之类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里，由于它具有优良的自润滑性、不粘性，可使上述粉状材料对储运设备不发生粘附现象，保证稳定输送。煤、矿粉、粮食等的料斗过去采用不锈钢衬里进行装箱运输，现改用UHMWPE衬里，长期使用时，可减少发热现象，宝钢运送矿石的料斗采用UHMWPE，要比原先采用的金属材料使用寿命提高1050倍。用UHMWPE制作料斗衬里便于施工、成本低，所以大发电厂输送煤的加料斗也采用

9、了UHMWPE衬里。2.农业、建筑机械UHMWPE自润滑性优异，泥土在其表面容易滑动，而不会发生粘着，而且其耐冲击性、耐磨损性优良，适于制作农业和建筑机械的零部件。如联合收割机的滑动板、犁具外衬板、退土机的刮板、挖土机铲斗的衬、翻斗车车厢的衬等，可大幅度提高工作效率，减少能耗。3.文体用品利用UHMWPE的自润滑性和耐磨性及耐寒性，可用于滑冰、滑雪板底板，欧美主要采用UHMWPE制造；用UHMWPE覆盖滑雪道(层厚20mm)，滑板最高速度可达110kmh。日本三井石油化学公司制造的UHMWPE滑冰场，1975年在Kagoshima县对外开放，其造价为一般滑冰场的14。1.2.3 以耐腐蚀性和不

10、吸水性为主的应用UHMWPE具有优良的化学稳定性和不吸水性，可用做各种溶液存储设备的铺面材料和大型包装容器，如浮筒、接水槽、汽油箱、农药容器以及太阳能设备的退水容器等。这也是UHMWPE目前应用最广泛的领域之一。UHMWPE容器具有优良的落下冲击强度。如果将容器装水20kg，从高空跌落至10mm厚的铁板上，普通聚乙烯容器的破坏高度仅为9米，而UHMWPE容器可高达15米以上。1.2.4 以卫生无毒性为主的应用1.食品、饮料工业UHMWPE具备食品工业所要求的无毒性、耐水性及非黏着性。被指定为可直接与食品接触使用的材料。可用于啤酒、清凉饮料、调味品等的输送线。输送物品时，可以防止瓶子等的破损，降

11、低噪音，减少输送带、输送螺杆等的磨损，并可减少电力损耗，它还可用来制造肉食、牛奶以及糖果蜜饯和面包食品生产设备的零部件。2.医疗UHMWPE具有优异的生理惰性和生理适应性，经美国食品及药物行政管理局、农业部批准，可在医药几与人体接触的领域使用，如作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节及节育植入体等的临床使用，是理想的医用高分子材料。有UHMWPE制成的腕臼和金属股骨组成的人工髋关节，耐磨性和安全性比PTFE更为优异。目前世界上已有数十万人接受了这类人工关节的置换。2.UHMWPE的加工特点及加工技术2.1 UHMWPE的加工特点UHMWPE由于分子量大、分子链之间的缠绕多，以及分子间力的影响，庞

12、大体积的链段在加热下运动也是相当困难的。UHMWPE在熔融时呈凝胶弹性体、粘度大、流动性能极差，又由于临界剪切速率很低，所以给加工带来了极大因难。但由于UHMWPE的优异性能，促使人们不断地探索新的加工途径和改性方法。近年来，UHMWPE的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，现在UHMWPE除了可模压成型外，还可以采用挤出成型、注塑成型和凝胶纺丝以及其它特殊方法的成型3。2.2 UHMWPE的加工技术2.2.1 模压成型模压成型是将塑料原料加到模具中，在加热和加压的条件下使之充模成型制得与模腔形状一致的模制品。UHMWPE由于熔体粘度特别高，临界剪切速率极低，模压成型法自从196

13、5年开始使用到目前为止都是其主要的加工方法。在未经改性的情况下，一般只能采用模压成型法进行加工。模压温度、压力和时间是影响UHMWPE模压成型材料结构和性能的主要因素。模压成型成本低，设备简单，投资少，不受分子量高低的影响；但是生产效率低，劳动强度大，产品质量不易控制，成型制品的种类也受到限制。近年来，模压成型发展了很多新的加工技术，在生产效率、制品性能等方面有了较大改进。1.热处理后压制成型把超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂粉末在140-275之间进行1min-30min的短期加热，发现超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的某些物理性能出人意料地大大改善。用热处理过的超高分子量聚乙烯(UHM

14、WPE)粉料压制出的制品和未热处理过的UHMPWE制品相比较，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温机械性能大大提高了。2.射频加工采用射频加工UHMWPE是一种崭新的加工方法，它是将UHMWPE粉末和介电损耗高的炭黑粉末均匀混合在一起，用射频辐照，产生的热可使UHMWPE粉末表面发生软化，从而使其能在一定压力下固结。用这种方法可在数分钟模压出很厚的大型部件，其加工效率比目前UHMWPE常规模压加工高许多倍。2.2.2 挤出成型挤出成型是于1970年前后发展起来的，是生产UHMWEP板、棒、管及各种型材的主要方法，经历了由柱塞挤出到单螺杆挤出和双螺杆挤出的发展过程。1970年

15、，柱塞式挤出UHMWPE起源于美国，其基本特点是可产生很高的压力。初生态UHMWPE(nascent UHMWPE powder)具有较低的分子链缠结密度，分子链的活性较强，在低于其熔点以下经挤出或压制后经热拉伸可得高取向纤维和薄膜，能保持其低缠结点密度的特性，具有较高的可拉伸性，因而产品的性能也较高。UHMWPE的冷挤压(固态挤出)加工属非连续性挤出，须首先制成UHMWPE料锭，挤出压力很高，加工工艺复杂，难以形成工业化的生产规模。于是开发UHMWPE的螺杆挤出成型技术成为研究热点。UHMWPE不能采用通常热塑性塑料加工的方法直接挤出或注射成型，这是因为：1)UHMWPE熔融时，不能形成粘流

16、态，而是处于高弹态。因此，在普通单螺杆挤出机上进行加工时，熔体包住螺杆一起旋转，很难沿螺槽推进，陷入不能挤出的状态，形成“料塞”；2)UHMWPE的摩擦系数极低，使粉料在进料过程中极易打滑，不易进料；3)UHMWPE的临界剪切速率极低(约为1102s)，在挤出成型时，易出现熔体破裂；在进行注射成型时，由于出现喷射流状态会引起气孔和脱层现象；4)成型温度围窄，易氧化降解。由于UHMWPE的特殊性，在研究螺杆挤出工艺时，主要从挤出机结构(螺杆、料筒及机头等)改进、加工物料的配方优化(加入能提高其加工性能的其它组分)及加工工艺的研究，从而改善其加工性，提高制品性能。1.辊压成型辊压成型是一种固态加工

17、方法，即在UHMWPE的熔点以下对其施加一很大的压力，通过粒子形变，有效地将粒子与粒子融合。主要设备是一带有螺槽的旋转轮和一带有舌槽的弓形滑块，舌槽与螺槽垂直。在加工过程中有效地利用了物料与器壁之间的摩擦力，产生的压力足够使UHMWPE粒子发生形变。在机座末端装有加热支台，经过模口挤出物料。如将此项辊压装置与挤压机联用，可使加工过程连续化。图1 辊压挤出成型原理图2.凝胶挤出法制备多孔膜将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)溶解在挥发溶剂中，连续挤出，然后经一个热可逆凝胶结晶过程，使其成为一种湿润的凝胶膜，蒸除溶剂使膜干燥。由于已形成的骨架结构限制了凝胶的收缩，在干燥过程中产生微孔，经双轴拉伸达到

18、最大空隙率而不破坏完整的多孔结构。这种材料可用作防水、通氧织物和耐化学品服装，也可用作超滤微量过滤膜、复合薄膜和蓄电池隔板等。与其它方法相比，由此法制备的多孔超高分子量聚乙烯(UHMWPE)膜具有最佳的孔径、强度和厚度等综合性能。3.润滑挤出润滑挤出(注射)成型技术是在挤出(注射)物料与模壁之间形成一层润滑层，从而降低物料各点间的剪切速率差异，减小产品的变形，同时能够实现在低温、低能耗条件下提高高粘度聚合物的挤出(注射)速度。产生润滑层的方法主要有两种：自润滑和共润滑。1)自润滑挤出超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的自润滑挤出(注射)是在其中添加适量的外部润滑剂，以降低聚合物分子与金属模壁间的

19、摩擦与剪切，提高物料流动的均匀性及脱模效果和挤出质量。挤出(注射)加工前，首先将润滑剂同其它加工助剂一起混入物料中，生产时，物料中的润滑剂渗出，形成润滑层，实现自润滑挤出(注射)。外部润滑剂主要有高级脂肪酸、复合脂、有机硅树脂、石蜡及其它低分子量树脂等。2)共润滑挤出超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的共润滑挤出(注射)有两种情况，一是采用缝隙法将润滑剂压入到模具中，使其在模腔表面和熔融物料间形成润滑层；二是与低粘度树脂共混，使其作为产物的一部分。UHMWPE可以与 中、低分子量聚乙烯共混，与聚丙烯共混及与LCP(液晶高分子)共混，以改善其加工流动性。LCP(液晶高分子)是20世纪80年代中期才

20、工业化的一种高性能工程塑料，其熔体黏度低，成型加工流动性好。与UHMWPE形成共混物后，在熔融加工过程中会在力场作用下自发地沿流动方向进行高度的取向排列，产生明显的剪切变稀行为，无缠绕，流动性好，并可带动UHMWPE一起流动，极大地提高了UHMWPE的流动性。冷却后，这种高度取向结构会被保留下来，并在UHMWPE中就地形成具有取向结构的增强相，能在提高UHMWPE加工流动性的同时还起到增强作用。用于改性超高分子量聚乙烯的中、低分子量聚乙烯主要有HDPE、低密度聚乙烯(LDPE)、线性密度聚乙烯(LLDPE)。它们的熔点和黏度都低于UHMWPE，当与UHMWPE混合形成的共混体系被加热时，它们首

21、先达到熔点，这样UHMWPE组分就会悬浮于熔融液相中，实现了用普通的挤出或注射装置来进行成型加工UHMWPE。2.2.3 注塑成型UHMWPE注塑成型技术最早由日本三井石油化学公司在1974年开始研究，并于1976年实现商业化。化工大学塑料机械及塑料工程研究所继1997年UHMWPE单螺杆挤出管材技术开发成功之后，2000年又针对UHMWPE物料特性而专门研制出UZ300型UHMWPE注射机，在该注射机上实现了改性UHMWPE在低温、低压和低注射速度条件下的注射成型，制品形状、尺寸稳定，达到了工业化水平。针对原有UHMWPE注塑技术仅限于500g以下制品的注射成型，而在矿山、冶金、化工、起重运

22、输等大型重型设备上使用的制件大都是215kg的大型制件的市场需求，有研发人员在柱塞式UHMWPE专用挤出机的基础上经技术创新而研制出多联柱塞式注塑机，开发了大型制件的注射成型技术，实现了2-20kg大型制件的注射成型加工4。这种多联柱塞式注塑机由主压力机、熔融推注机、快速加温装置、储料缸、模具夹持机构、模具保温冷却机构、模具升温保温系统等组成。多联柱塞式注塑机利用多个柱塞联动材料开发与应用2012年4月提高了生产效率，减轻脉动现象；采用纺锤型快速加温装置对物料实现了快速加温；设计了新型的储料缸，加大了注射量；利用保温冷却结构最大程度地减少了制件产生熔合裂纹的几率。但是多联柱塞式注射机仍然存在无

23、法对物料实现混炼的缺点，其物料的混炼只能在加工前期借助密炼机或高混机来实现。2.2.4 UHMWPE纤维的纺丝工艺目前，国外UHMWPE纤维的纺丝方法主要有凝胶纺丝超拉伸法、表面结晶生长法、熔融纺丝法、固态挤出法以及超拉伸或局部拉伸法、单结晶超拉伸法、单晶体沉淀法等。但目前世界UHMWPE纤维的工业化生产都采用凝胶纺丝超拉伸法生产工艺。1.凝胶纺丝超拉伸法以凝胶纺丝超拉伸技术制备高强度、高模量聚乙烯纤维是70年代末出现的一种新颖纺丝方法。荷兰DSM公司最早于1979年申请专利，随后美国Allied公司、日本与荷兰联合建立的Toyobo-DSM公司、日本Mitsui公司都实现了工业化生产。中国纺

24、织大学化纤所从1985年开始该项目的研究，逐步形成了自己的技术，制得了高性能的超高分子量聚乙烯纤维。UHMWPE凝胶纺丝过程简述如下：溶解UHMWPE于适当的溶剂中，制成半稀溶液，经喷丝孔挤出，然后以空气或水骤冷纺丝溶液，将其凝固成凝胶原丝。在凝胶原丝中，几乎所有的溶剂被包含其中，因此UHMWPE大分子链的解缠状态被很好地保持下来，而且溶液温度的下降，导致凝胶体中UHMWPE折叠链片晶的形成。这样，通过超倍热拉伸凝胶原丝可使大分子链充分取向和高度结晶，进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链，从而制得高强度、高模量纤维。2.表面结晶生长法表面结晶生长法是将UHMWPE溶解在浓度为0406之间的二甲苯

25、溶剂中然后将溶液置于由两个同心圆柱所构成的结晶装置均匀转动装置的转子则可在转子表面生成PE的凝胶膜，接着向纺丝溶液中投入晶种来诱导PE结晶生长。随后纤维状晶体在100125。C之间进行热拉伸而使得串晶结构转化为伸直链结构等晶体达到一定程度时将其引出再在稀的PE溶液中拉伸使分子链取向从而赋予纤维很好的强度与模量。该技术是一种新型的纺丝技术但是由于纤维结晶生长的速度缓慢、纤度控制等方面存在的缺陷而难于实现工业化生产。3.熔融纺丝法该方法是用一般的PE进行熔纺，接着用特殊的方法拉伸，以得到高取向的UHMWPE纤维。该方法也可在UHMWPE中加入流动性的改性剂或稀释剂因此又可称之为增塑熔融纺丝法。由于

26、该方法只限于较低分子量的PE因而所纺制的UHMWPE纤维强度相对较小。4.固态挤出法固态挤出法也即熔融纺丝法，该法是将UHMWPE置于一固态挤出装置，加热熔融，然后以极高的压力将熔体经锥形喷丝孔喷出随即进行高倍拉伸在高剪切力和86纺织导报China Textile Leader 2006 No 4拉伸力下，使UHMWPE大分子链高度伸展、取向以提高纤维强度。但由于在固相取向过程中难于形成贯穿于结晶间的分子链束因而限制了纤维的高度拉伸，纤维强度也相应受到限制，因而该种方法也难于实现工业化生产。5.超拉伸或局部拉伸法该法是将初生纤维加热到一定温度后进行超倍或局部拉伸，使折叠的大分子链充分伸展，以此

27、来提高所纺制的纤维的强度。由于该法受所用PE分子量的限制，因而单纯的靠拉伸的方法来提高纤维的强度是不现实的。表1是上述这几种方法所纺制的UHMWPE纤维的力学性能比较。表1不同方法所纺制的UHMWPE纤维的力学性能比较2.3 几种新型挤出方法2.3.1 UHMWPE的近熔点挤出技术5中国科学研究院化学所和联冠公司共同开展研究，提出近熔点挤出理念，巧妙地把粉料推进压实和采用低温加工结合起来，从而避免了大量蓄热导致UHMWPE受热分解的弊端。在近熔点挤出理念的基础上，结合低温挤压、控制塑化等理念，将加热和冷却在同一模具中进行，设计出适用于UHMWPE粉料和粒料挤出成型的单螺杆挤出装置。在新概念的指

28、引下，将UHMWPE管材配方中加工助剂的总量控制在很低的水平，在高速混合机中使之充分混合，使其在挤出过程中的“溶剂化”作用得以发挥，但又不至于产生明显的流动取向。传统UHMWPE的加工在挤出机中经历了输送、压实、塑化、凝固定型的过程。新理念把物料在挤出机中的输送过程看作为输送、压实、预热的固相流动过程。低分子的“溶剂化”作用有助于减小固相树脂与螺杆及螺筒的摩擦，有利于树脂粒子或树脂团粒子在移动中的相互摩擦。通过温度及速度的调节控制树脂处于高弹态的回弹效应区，实现物料在一定的挤出压力下在机头部分熔融，通过熔程控制使树脂快速进入凝固状态，当树脂到达出口端时已经初步定型。这种工艺操作的优点是避免了U

29、HMWPE全熔状态的放热及蓄热，也就避免了UHMWPE的降解和全熔状态下其大分子的机械剪切，简化了通常挤出管材的定型工序，可使UHMWPE的塑化及制品定型在同一副模具中完成，得到分子量接近纯UHMWPE分子量的制品。在应用新工艺生产UHMWPE管材取得成功之后，立即把研制工作的重点转向了应用更广的板材领域，把UHMWPE管材挤出的经验应用于板材挤出的模头设计、塑化控制及熔固定型，顺利地由粉料直接挤出分子量达250万以上的UHMWPE板材，在国外首次开发出UHMWPE板材、异型材生产新工艺、新设备。联冠利用近熔点挤出的UHMWPE管材(PHl、PH2、PH3)经化工研究院分别按GB1841-19

30、80和GB3960-1983测定了分子量和磨耗量，其检测结果见表2。表2 联冠UHMWPE管材与纯UHMWPE压制样品的分子量、磨耗量对比将联冠直径200mm的UHMWPE管材与某企业的直径89mm的UHMWPE管材的分子量、磨耗量对比结果列于表3。表3 联冠UHMWPE管材与国同类产品的分子量、磨耗量对比2.3.2 超高分子量聚乙烯加工中的亚稳性现象6用高压毛细管流变仪加工超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，研究发现加工温度在约高于理论结晶熔融点10附近的狭窄温度围，UHMWPE熔体流动出现亚稳性现象，即挤出压力突降熔体粘度出现极小值，且流动稳定，加工的样品光滑，熔体破裂现象明显减弱。初步探讨

31、了利用此种亚稳性现象加工UHMWPE的工艺条件，研究了不同温度下柱塞速率及载荷对产生亚稳性现象的影响。结果表明，对于粘均分子量为35106的UHMWPE，加工温度在154157可观察到亚稳性现象；利用该现象，采用高压毛细管流变仪加工UHMWPE可为解决其加工困难的问题提供一种新颖可行的方法。图2 不同温度及恒定柱塞速率下挤出的UHMWPE棒材2.3.3 气体辅助挤出成型技术7聚合物气体辅助挤出成型技术(Gas-Assisted Extmsion，简称气辅挤出)是一种全新的聚合物挤出成型机理。气辅挤出可降低机头阻力，即把空气吹送到物料和口模壁之间，从而在物料和口模壁之间形成一层很薄的稳定的空气膜

32、，该空气膜能使物料的流动由剪切流动变为塞流，从而降低物料和挤出机头流道间的摩擦阻力，可获得明显的减黏降阻的效果，如图3所示。图3 聚合物熔体在口模流动的速度分布UHMWPE气辅挤出系统主要由以下3部分组成：气辅挤出控制系统、UHMWPE专用挤出机和气辅挤出口模，如图4所示。图4 气辅挤出成型系统组成示意图气辅挤出可大大减小挤出制品的挤出胀大现象，提高产品的尺寸精度和形状稳定性;可解决传统UHMWPE挤出时的熔体破裂问题，为实现高速挤出创造了条件;可以减少挤出口模的压降，降低挤出压力，从而节省能量，降低模具损耗，延长模具使用寿命，降低成本。气辅挤出是英国的R.F.Liang等于2000年首次提出的，经初步实验表明，这一新型气辅挤出技术可使口模压力降减低40左右，而且使挤出制品的应力和翘曲变形大为降低，