摘要：随着现代化科学技术的迅猛发展，对材料的需求也相应有所变化，超高分子量聚乙烯材料具有十分优越的综合性能。本文主要从加工技术、加工性能完善以及聚乙烯复合化等方面对超高分子量聚乙烯开发及应用进行分析探讨。
一、前言
聚乙烯英文名称：polyethylene ，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量 α－烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70~-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良;作为工程塑料，超高分子量聚乙烯具有线型结构以及突出的综合性能。最早实现工业化是在上世纪五十年代的美国，之后先后在德、日等国实现。我国于上世纪七十年代末正式投入生产。最初分子量仅为150万左右，在日益进步的工艺水平的影响下，当前分子量最高可达300万。超高分子量聚乙烯分子量平均值在35万到800万之间，正是由于具备如此之高的分子量，使其在耐冲击、耐磨损以及耐化学腐蚀等方面具有突出表现；不仅如此，超高分子量聚乙烯在耐低温方面也有出色表现，即时处于-40℃低温环境中，其冲击强度依旧良好，其正常使用的最低温度为-269℃。
二、加工技术
超高分子量聚乙烯熔融状态下的粘度为108Pas，这就意味着其流动性较弱，熔体指数接近于零，因此，利用常规机械加工方式进行加工不太现实。随着机械年来超高分子量聚乙烯加工技术的不断进步，再加上对常规加工设备的改进，超高分子量聚乙烯的成型加工方式已经从之前的先压制再烧结成型发展成挤出、吹塑-注射成型以及其它特殊方法。
1.一般加工技术
聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(0.91~0.96g/cm3）的产物。聚乙烯可用一般热塑性塑料的成型方法(见塑料加工)加工。用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。随着石油化工的发展，聚乙烯生产得到迅速发展，产量约占塑料总产量的1/4。1983年世界聚乙烯总生产能力为24.65Mt，在建装置能力为3.16Mt。
压制-烧结。这也是超高分子量最早的加工方法，该方法效率低，并且存在易氧化和降解的问题，利用直接电加热法可以促进加工效率的提升；Werner和Pfleiderer公司所推出的超高速熔结加工法，利用叶片式混合机可以在极短的时间内达到加工所需温度；挤出成型。该方法主要设备有柱塞挤出机、单双螺杆挤出机等，其中双螺杆挤出机一般使用同向旋转双螺杆；注塑成型。该工艺最初是日本三井石油化工公司研发的，并于1976年正式施行；随后有研发出往复式螺杆注塑成型技术；美国Hoechst公司于1985年成功研发出超高分子量聚乙烯螺杆注塑成型技术；自1983年起，北京塑料研究所便致力于国产注射机的改进，最终成功制成主要适用于啤酒灌装的超高分子量聚乙烯托轮以及水泵轴套；吹塑成型。加工超高分子量聚乙烯的过程中，在从口模处将物料挤出后会存在一定程度的回缩现象，下垂现象几乎不存在，也就是中空容器，从而为诸如油箱等较大的容器的吹塑提供便利；不仅如此，超高分子量聚乙烯吹塑成型所形成的薄膜具有性能高且纵横轻度均衡等优势，这样，可以有效避免出现之前极易发生的纵向破坏等问题。
2.特殊加工技术
超高分子量聚乙烯除了上述常规加工方法之外，实践中还存在一系列的特殊加工方法，主要有以下几种：
2.1冻胶纺丝
上世纪七十年代末，冻胶纺丝法成功问世，利用此方法可以加工出高强度以及高模量聚乙烯纤维。最早申请此项专利技术的是荷兰，之后美国、日本等国家先后实现工业化生产。1985年，中国纺织大学化纤所开始对该技术展开研究，并利用新技术成功制备性能优越的超高分子量纤维。具体而言，超高分子量聚乙烯冻胶纺丝法为：利用相应溶液对超高分子量聚乙烯进行溶解，得到半稀溶液，从喷丝孔将其挤出，之后经过冷却处理使其凝固，这样便得到了冻胶原丝；差不多全部溶液都在冻胶原丝中，这样也就完整保存了超高分子量聚乙烯大分子链解缠状态，并且随着溶液温度的不断降低，冻胶体中会形成超高分子量聚乙烯折叠片晶，大分子从折叠链转换为伸直链，便得到了高强度及高模量纤维。
2.2辊压成型
此成型方法属于固态加工法，也即是说，在不超出超高分子量熔点范围的情况下通过施加压力，促使粒子形状发生改变，进而确保粒子与粒子之间可以达到更好的融合效果。辊压成型法主要使用的设备有带有螺槽的旋转轮以及带有舌槽的弓形滑块，并且舌槽和螺槽之间呈互相垂直关系。在进行超高分子量聚乙烯的成型加工过程中，借助物料和器壁之间所产生的摩擦力，使超高分子量聚乙烯粒子形状发生改变。在机座末端安装加热支台，物料从模口挤出。假设将该辊压装置和挤压机配合使用，便可以确保超高分子聚乙烯成型加工过程连续化的实现。
除上述方法之外，超高分子量聚乙烯特殊加工方法还包括润滑挤出、先进行热处理再进行压制、射频加工以及凝胶挤出法等。
三、加工性能的完善
高分子量聚乙烯具有较长的分子链，在受到剪切力影响时极易出现断裂现象，此外在温度较高的环境中还存在降解问题。所以，确保加工环境的低温度、尽可能的缩短加工时间以及对剪切力进行有效控制十分必要。为解决现实问题，一方面需要对成型机械进行特殊设计，另一方面，还要改进树脂配方，也就是将其和其他树脂相混合或者是添加流动改性剂。
参考文献：
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