Grundinformationen
Ultrahohe Molekulargewicht Polyethylen (UHMWPE) ist ein lineares Polyethylen mit einer relativen molekularen Masse von über 1,5 Millionen. Es ist ein Thermoplastik -Kunststoff, der bei Temperaturen im Bereich von -269 ° C bis 80 ° C kontinuierlich verwendet werden kann, wobei ein Schmelzpunkt von 147 ° C und eine Servicetemperatur von bis zu 80 ° C -90 ° C verwendet werden kann.
Eigenschaften
• Widerstand mit hoher Verschleiß: Es zeigt extrem hohe Verschleißfestigkeit und übertrifft die der meisten Metalle und Kunststoffe. Zum Beispiel ist es 6,6-mal mehr käferbeständig als Kohlenstoffstahl und 5,5-mal mehr Verschleiß als Edelstahl. Dieser hohe Verschleißfestigkeit erweitert seine Lebensdauer erheblich.
• Ausgezeichnete Aufprallwiderstand: Es führt alle Kunststoffe in Bezug auf die Wirkungsfestigkeit und die Energieabsorption aus. Unabhängig davon, ob externe Aufprallkräfte oder innere Druckschwankungen ausgesetzt sind, ist es unwahrscheinlich, dass es knackt. Bei niedrigen Temperaturen erreicht seine Aufprallstärke ihren Maximalwert.
• Ausgezeichnete chemische Stabilität: Mit Ausnahme einer geringfügigen Korrosion durch bestimmte starke Säuren bei hohen Temperaturen wird sie nicht durch andere alkalische oder saure Lösungen korrodiert. Es bleibt in konzentrierter Salzsäure unter 80 ° C, Schwefelsäure unter 75% Konzentration und Salpetersäure unter 20% Konzentration stark stabil.
• Überlegene selbstlubrizierende Eigenschaften: Es hat einen geringen Reibungskoeffizienten und eine hervorragende selbstschmierende Leistung mit überlegenen Gleiteigenschaften im Vergleich zu Kohlenstoffstahl oder Messing. Dies reduziert den Energieverbrauch des Geräts und bietet erhebliche Vorteile in harten Umgebungen.
• Andere Merkmale: Es hat ebenfalls nicht adhäsive Oberflächeneigenschaften, ist für lebende Organismen nicht toxisch, absorbiert Energie, reduziert das Rauschen, ist antistatisch, hat Neutronenschutzfähigkeiten, absorbiert kein Wasser und hat eine geringe Dichte.
Bildung und Verarbeitung
• Drücken und Sintern: Dies ist die primitivste Verarbeitungsmethode mit geringer Produktionseffizienz und anfällig für Oxidation und Abbau. Die Effizienz kann mit direkter elektrischer Heizung oder Schmelzverarbeitungsmethoden mit ultrahoheren Geschwindigkeiten verbessert werden.
• Extrusionsformen: Die Ausrüstung umfasst Kolbenextruder, Extruder mit einem Schraubenschnecken und Twin-Screw-Extruder, wobei Twin-Screw-Extruder typischerweise Ko-rotierende Twin-Screw-Extruder verwenden.
• Injektionsformung: Dieses Verfahren wurde 1974 von Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. aus Japan, entwickelt und 1976 kommerzialisiert. Anschließend wurde auch die Huwing -Schrauben -Injektionsformtechnologie entwickelt.
• Blasformung: Nachdem das Material aus der Sterbe extrudiert wurde, erholt es seine Elastizität und schrumpft mit minimalem Durchhängen auf eine kleinere Größe zurück, wodurch es für Blasenformmarkbehälter und große Behälter geeignet ist. Es kann auch Hochleistungsfilme mit ausgewogener Festigkeit sowohl in Längsschnitt- als auch in Querrichtungen erzeugen.
Anwendungsbereiche
• Industriesektor: Wird zur Auskleidung von Silos und Trichter, Wasserabsorbing-Tankabdeckungen und Deflektorplatten in Papierherstellungsmaschinen sowie Versiegelungsplatten und Pumpkomponenten in der chemischen Industrie verwendet.
• Medizinischer Sektor: Aufgrund seiner hervorragenden Biokompatibilität, Verschleißfestigkeit und selbstlubrizierenden Eigenschaften kann sie zur Herstellung von künstlichen Gelenken und Knochen verwendet werden und kann auch teure Edelstahlrohre für den Materialtransport ersetzen.
• Militärische Anwendungen: Polyethylenfasern mit ultrahoherem Molekulargewicht können verwendet werden, um kugelsichere Westen und Kleidung herzustellen, wobei die kugelsichere Leistung den Aramidfasern überlegen ist. Aus diesen Fasern hergestellte Verbundwerkstoffe können auch für Rüstungfahrzeuge, Radarschutzgehäuse, Helme und mehr verwendet werden.
• Sportgeräteanwendungen: Sie können zur Herstellung von Böden, Schlitten und Wasserskiern verwendet werden.
2 、 Ultrahy High Molekulargewicht Polyethylen (UHMWPE) Hauptproduktanwendungen
(1) UHMWPE -Board -Material
Blatt aufgrund von Verschleißresistenz, geringer Reibung, Schlagresistenz, Korrosionsresistenz und anderer hervorragender Leistung zeigen in vielen Bereichen einen unersetzlichen Anwendungswert, in Fender, in Kutschen -Skateboards, Kohle -Silo -Liner, Roller -Skateboards, Eisenbahn und Autobahnbrückenlagerdichtungen und künstlichen Gelenken.
Chinas medizinische Anwendungen im UHMWPE -Blatt gibt es jedoch immer noch Schmerzpunkte der Branche. Seit 1990 hat China allmählich UHMWPE zur Herstellung von gemeinsamen Liner eingesetzt, aber aufgrund des inländischen UHMWPE -Formprozesses und des gemeinsamen Herstellungsprozesses relativ rückwärts, was zu einer kürzeren klinischen Lebensdauer von künstlichen Gelenken führt, sind durchschnittlich nur fünf Jahre oder so aufgrund von Verschleiß und Tränen und anderen Problemen, die durch die Komplikationen verursacht werden, schwerwiegender.
(2) UHMWPE -Filtermaterial
Produktmerkmale: Hergestellt durch Sinterprozess, High-End-Filtermedien basierend auf UHMWPE, Additive zur Verbesserung der Temperaturfestigkeit, Anti-Aging-Eigenschaften usw., bestehend aus Filterpatronen, Filterrohre, Filterplatten usw.
Anwendungsszenarien: Industrielle Flüssigkeitsfiltration umfasst die Vakuumzufuhr, Heizöl/mechanische Ölpatronen usw. und erstreckt sich auch auf Saft- und Getränkefiltration in der Lebensmittelverarbeitung, um die Reinheit zu gewährleisten. Die medizinische Filtration umfasst den Sauerstoffkonzentrator, Pipettenpatronen usw., und es werden auch neue Hämodialyse -Filterpatronen hinzugefügt, um Bluttoxine zu filtern. Gasstaubpatronen werden in Fabriklüftung, Luftreinigern und unterirdischer Belüftung in Kohleminen verwendet, um Staub und Gas zu filtern. Schalldämpfer/Dampferpatronen eignen sich für Automobilableitungen und Generatorsets. Das Schalldämpfer- / Schallfilterelement eignet sich für die Auslassrohre und den Generator für Automobile, um gleichzeitig das Geräusch- und Filterabgas zu reduzieren.
Marktskala: Die Marktgröße für heimische Feststoff-Trennungsfiltermaterial von etwa 3000 bis 5000 Tonnen, die durch die Entwicklung biologischer Materialien und synthetischer Biologie zurückzuführen sind, wächst der Markt mit hoher Geschwindigkeit.
(3) UHMWPE -Rohrmaterialien
Markt und Anwendungen: Die inländische Marktgröße wird voraussichtlich im Jahr 2024 12,7 Milliarden Yuan erreichen, wobei in den letzten fünf Jahren eine jährliche Wachstumsrate von 28% von 28% erzielt wird. Es hat eine breite Palette von Anwendungen. In der petrochemischen Industrie wird es zum Transport von hochkarroten Medien wie Tiefseerölpipelines verwendet, wobei eine Lebensdauer dreimal länger als herkömmliche Stahlrohre und Wartungskosten um 60%gesunken ist. Bei Fluss und Meeresbagger wird es zum Transport von Aufschlämmung mit einem Sandgehalt von mehr als 40%verwendet, wobei nur ein Fünftel der gewöhnlichen Rohre abnimmt.
Beispiel: In der Marine Engineering, wie das Pingtan Offshore Wind Power Project in der Provinz Fujian, wird es als Kabelschutzrohr verwendet, das gegen Meerwasserkorrosion beständig ist. Im neuen Energiesektor verwendet die innere Mongolien -Photovoltaik -Basis sie zum Transport alkalischer Elektrolyte, wobei die Leistung des Spannungsrisswiderstands im Vergleich zu PVDF -Rohren um 50% verbessert wurde. In kommunalen Pipelines wie den Entwässerungsrohren im städtischen Zentrum von Peking wiegt es ein Sechstel der Gusseisenrohre und verbessert die Installationseffizienz um dreimal. Neue Anwendungen umfassen landwirtschaftliche Bewässerung (Transport von Düngemittel-haltigen Wasserströmen, Verlängerung der Korrosionsbeständigkeit und Lebensdauer) und Bergbau (Transport von Aufschlämmung, Reduzierung der Verschleiß- und Austauschfrequenz).
Technologische Durchbrüche: Die Extrusionstechnologie der häuslichen Einstuhl hat die Extrusionsraten auf 15 m/h mit einem maximalen Rohrdurchmesser von 800 mm erhöht, was eine internationale Lücke füllt. Die konische Co-rotierende Twin-Screw-Extrusionstechnologie verringert den Energieverbrauch um 40%. Patentanmeldungen in verwandten Bereichen sind in den letzten fünf Jahren um 320% gestiegen, wobei China jetzt die gesamte Palette der Verarbeitungstechnologien beherrscht.
Grün und intelligent: Die Produktionsenergieverbrauch ist 70% niedriger als Stahlrohre, wobei die Kohlenstoffemissionen um 65% gegenüber dem gesamten Lebenszyklus verringert werden.
Internationale Wettbewerbsfähigkeit: Die Preise betragen 60% -70% der ähnlichen Produkte in Europa und den USA. Der Exporteinnahmen erreichte 2024 1,8 Milliarden USD, ein Anstieg von 45%gegenüber dem Vorjahr und in den Ölfeldern des Nahen Ostens und im südostasiatischen Infrastrukturprojekte.
Zukünftige Trends: Forschung und Entwicklung von 3D-Druckspezialgranulaten war erfolgreich, und die exzentrische Rotor-Extrusionstechnologie wird die Wandstärke der Wandstärke auf ± 0,5%verringern. Es wird prognostiziert, dass die globale Marktgröße bis 2030 bis 2030 120 Milliarden Yuan überschreiten wird. Chinesische Unternehmen werden voraussichtlich über 40% des Marktanteils ausmachen.
(4) UHMWPE -Faser
Leistungsvorteile: Es bietet die höchste spezifische Stärke und den spezifischen Modul bei Hochleistungsfasern in Industriequalität. Die Dehnung bei der Pause übersteigt die von Kohlefaser und Aramid, was hervorragende Flexibilität, überlegene mechanische Eigenschaften bei hohen Dehnungsraten und niedrigen Temperaturen sowie eine starke Aufprallfestigkeit bietet, was es zu einem idealen Material für ballistische und stichtresistente Anwendungen macht.
Anwendungsbereiche: Im Militärsektor wird es in kugelsicheren Westen, Helmen, stichtresistenten Kleidung und als innere Auskleidung für die Panzerplatte in Tanks und gepanzerten Fahrzeugen verwendet. Meeressektor: Wird zur Herstellung von Tiefseefischern, Aquakulturkäfigen und Meereskabeln verwendet. Es ist resistent gegen Meerwasserkorrosion und hat eine hohe Festigkeit. Luft- und Raumfahrtsektor: Wird in leichten Strukturen für Raumfahrzeuge und Drohnen -Flugzeugzellen verwendet, um das Gewicht zu verringern. Ziviler Textilsektor: In geschnittenen Handschuhen, Sportbekleidung im Freien und neu hinzugefügten Sportgeräten wie Tennisschlägen und Angelschnüren verwendet, um die hohe Zähigkeit zur Verbesserung der Leistung zu nutzen. Es ist mit minimaler Bedrohung durch Ersatzstoffe ausgesetzt, hat eine hohe Branchenkonzentration und ein geringes Wettbewerbsniveau.
Leistungsmetriken: Nach dem „Guidance-Katalog für die erste Charge der wichtigsten Demonstrationen für neue Materialien (2019)“ qualifiziert sich eine Zugfestigkeit von ≥ 35 cn/dtex als „High-End“ -Produkt.
Herstellungsprozesse:
Freeze-Gel-Spinning: Dies umfasst Trockenmethoden (unter Verwendung von hochvolatilen Lösungsmitteln wie Decahydronaphthalin mit kurzen Prozessen und Umweltvorteilen. Zu den inländischen Technologien gehören diejenigen aus chemischen Fasern von Yizheng, mit überlegener Produktleistung, aber Raum für Verbesserungen der Produktionsstabilität) und Fassmethoden (mit hohem Kobosen-Punkt-Solvent-Auswahlstörungen im Bereich der Umweltprodukte. im Segment mit mittlerer bis niedriger End). Trockenprozessfasern übertreffen die Fasern von Nassprozess.
Schmelzspinnen: Einfach, schnell und umweltfrei, aber die Faserleistung ist aufgrund von Einschränkungen des Polyethylenmolekulargewichts begrenzt.
Branchenstatus: Die inländische Produktionskapazität übersteigt 50% der globalen Gesamtsumme, wobei überschüssige Kapazität im Segment mit mittlerer bis niedriger End und im High-End-Segment mangelhaft ist. Diese Situation verbessert sich allmählich.
(5) Lithiumbatterie -Membran - UHMWPE -Membran
Kernfunktion: Es handelt sich um das Material mit der höchsten technischen Barriere in der inneren Schicht der Lithiumbatterie, die positive und negative Elektroden trennen, um Kurzschlüsse zu verhindern und Lithiumionen durchzuführen, gelähnliche Gel-ähnliche Gelee bei hoher Temperatur, eine Rolle bei der Sicherheit und des Schutzes, die für 7% der Kosten der Batterie mit hoher Leistung und Hochleistungsstrombatterien anwendbar sind.
Markt und Prozess: Nassmembran (UHMWPE -Membran) machte mehr als 70%aus, nass + Beschichtung ist der Trend; Trockener Membran in der Nachfrage nach 3C- und Lithium-Leistung. Die Nassmethode mit UHMWPE (Auseinandersetzung mit mehr als 98%), da das Substrat dünne Zwerchfell, Porosität und Porengröße zu steuern, ist leicht zu kontrollieren, gute mechanische Eigenschaften und Gleichmäßigkeit, ist der Mainstream der Zukunft. Trockenmethode mit PP als Substrat ist der Prozess einfach, aber die Leistung ist schlecht.
