คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของไฟเบอร์ UHMWPE

โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของ UHMWPE ทำให้มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ดีเยี่ยม แต่โครงสร้างแกนหลักโมเลกุลขนาดใหญ่เชิงเส้นที่ยืดหยุ่นของ UHMWPE และน้ำหนักโมเลกุลที่สูงมาก (แกนหลักยาว) ยังจำกัดกระบวนการขึ้นรูปของวัสดุนี้อีกด้วย เนื่องจากสายโซ่โมเลกุลยาว สายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ UHMWPE ยังคงรักษาสถานะการม้วนงอและการคดเคี้ยวซึ่งกันและกันในระดับสูงหลังจากการหลอมละลาย ส่งผลให้มีความหนืดสูงในสถานะหลอมเหลว ซึ่งไม่สามารถสร้างสถานะการไหลที่มีความหนืดได้ แต่มีสถานะยืดหยุ่นสูง และการหลอมละลาย ดัชนีเกือบ 0 ดังนั้นวิธีการอัดขึ้นรูปและการปั่นและการขึ้นรูปที่ใช้กันทั่วไปในโพลีเอทิลีนจึงไม่สามารถทำได้โดยการหลอมร้อน ในเวลาเดียวกัน อัตราเฉือนวิกฤตของ UHMWPE ในสถานะยืดหยุ่นสูงต่ำ และความหนืดของการหลอมเหลวมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นจึงง่ายที่จะทำให้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์ไม่เรียบ งอ หยาบ ละลายแตกและอื่น ๆ ปัญหาในกระบวนการอัดขึ้นรูปหรือการฉีดขึ้นรูปซึ่งเป็นปัจจัยที่ทำให้วัสดุแปรรูปได้ยาก เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยทั่วไป เส้นใย UHMWPE มีความกังวลมากที่สุดเกี่ยวกับความต้านทานแรงดึงและโมดูลัสแรงดึงสูง ความหนาแน่นต่ำ และความต้านทานแรงกระแทกสูงตามโครงสร้างโซ่ที่ยืดหยุ่น นอกจากนี้ เส้นใย UHMWPE ยังมีฉนวนที่ดีเยี่ยม ทนต่ออุณหภูมิต่ำ มีความเสถียรทางเคมี และไม่ชอบน้ำ
1 เส้นใยโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม
เส้นใย UHMWPE มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม ภายใต้ความหนาแน่นเชิงเส้นเดียวกัน ความต้านทานแรงดึงของเส้นใย UHMWPE มีค่าเป็น 15 เท่าของเชือกลวดเหล็ก สูงกว่าเส้นใยอะรามิด 40% และ 10 เท่าของเส้นใยเหล็กคุณภาพสูงและเส้นใยคอมโพสิตธรรมดา เมื่อเทียบกับเหล็ก กระจกลามิเนต E ไนลอน โพลีเอมีน มีความแข็งแรงและโมดูลัสสูงกว่า และมีความแข็งแรงสูงสุดในวัตถุดิบคุณภาพเดียวกัน
2 เส้นใยโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษมีความหนาแน่นดีเยี่ยมและความแข็งแรงจำเพาะ
ความหนาแน่นของเส้นใย UHMWPE อยู่ที่ประมาณ {{0}}.95g/cm3 ~ 0.98g/cm3 ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่าคาร์บอนไฟเบอร์และเส้นใยอะรามิด และความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ คล้ายกัน ไปจนถึงโพลิโพรพิลีนซึ่งเป็นเส้นใยประสิทธิภาพสูงชนิดพิเศษที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
เส้นใย UHMWPE เป็นเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงน้ำหนักเบาชนิดหนึ่ง ซึ่งมีความแข็งแรงเฉพาะดีกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ อะรามิด และเส้นใยโพลีเมอร์พิเศษอื่นๆ มาก
ความต้านทานแรงดึงของเส้นใย UHMWPE อยู่ที่ประมาณ 2.8 ~ 4N/tex (ความหนาแน่นคำนวณที่ 0.98g/cm3 ความต้านทานแรงดึงประมาณ 2744MPa ~ 3920MPa) โมดูลัสแรงดึงอยู่ที่ประมาณ 91 ~ 140N/tex (ความหนาแน่นคำนวณที่ 0.98g/cm3 จากนั้นโมดูลัสแรงดึงจะอยู่ที่ประมาณ 90GPa ~ 137GPa) แม้ว่าความต้านทานแรงดึงของเส้นใย UHMWPE จะคล้ายคลึงกับเส้นใยพิเศษ เช่น คาร์บอนไฟเบอร์และอะรามิด แต่ความต้านทานแรงดึงจำเพาะของ UHMWPE นั้นสูงกว่าอะรามิดและคาร์บอนไฟเบอร์ประมาณ 50% ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือความต้านทานแรงดึงจำเพาะสูงสุดของโพลีเมอร์ เส้นใยชนิดพิเศษในปัจจุบัน
3 เส้นใยโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ ทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม
โดยทั่วไป ยิ่งโมดูลัสของวัตถุดิบมากขึ้น ความต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งลดลง แต่สำหรับเส้นใย UHMWPE สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเป็นจริง เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของเส้นใย UHMWPE ต่ำ ยิ่งโมดูลัสสูง ความต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นความต้านทานต่อการสึกหรอจึงเหนือกว่าเส้นใยเคมีที่ดีเยี่ยมอื่นๆ เนื่องจากทนทานต่อการสึกหรอและต้านทานการโค้งงอ จึงมีลักษณะการผลิตและการแปรรูปที่ดีเยี่ยม และง่ายต่อการผลิตวัสดุและสิ่งทอโพลีเมอร์อื่นๆ
4 เส้นใย UHMWPE ทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมี
โครงสร้างทางเคมีของเส้นใย UHMWPE ค่อนข้างง่าย คุณสมบัติทางกายภาพค่อนข้างคงที่ และมีแนวโน้มของโครงสร้างผลึกสูง ดังนั้นยีนที่ใช้งานอยู่ในกรดและเบสแก่จึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะโจมตี และสารละลายน้ำเคมีอินทรีย์อื่นๆ เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่สามารถทำให้มันบวมได้เล็กน้อย และความเสียหายต่อคุณสมบัติทางกลของมันก็น้อยกว่า 10% เส้นใยโพลีเอทิลีนที่มีเนื้อหาสูงและเส้นใยอะรามิดมีอัตราการกักเก็บกำลังรับแรงอัดที่สูงมากในสารเคมีต่างๆ ความต้านทานการกัดกร่อนของเส้นใยโพลีเอทิลีนที่มีปริมาณสูงพิเศษนั้นสูงกว่าเส้นใยอะรามิดอย่างมาก โครงสร้างมีความเสถียรมากในกรด เบส และเกลือ และความแข็งแรงของมันจะแตกหักในสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรต์เท่านั้น
5 เส้นใย UHMWPE ทนทานต่อแสงได้ดี
โครงสร้างทางเคมีของเส้นใย UHMWPE มีความเสถียร ดังนั้นความต้านทานแสงจึงดีที่สุดในบรรดาเส้นใยเคมีชนิดใหม่ อัตราการรักษาความแข็งแรงของเส้นใย UHMWPE สูงกว่าไนลอนอย่างเห็นได้ชัด และอัตราการรักษาความแข็งแรงของเส้นใยอะรามิดโมดูลัสสูงและต่ำได้รับการปรับปรุง
6 คุณสมบัติอื่น ๆ ของเส้นใยโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ
เส้นใย UHMWPE มีคุณสมบัติในการไม่ชอบน้ำ ทนต่อความชื้น ความเป็นฉนวน และอายุการใช้งานได้ดีเยี่ยม ทนต่อความชื้นและทนต่อความเย็นได้ดีเยี่ยม และความถ่วงจำเพาะมีขนาดเล็ก เป็นเส้นใยเคมีชนิดใหม่ชนิดเดียวที่สามารถลอยตัวบนน้ำได้ และเหมาะสำหรับเส้นใยที่มีอุณหภูมิต่ำ แต่ก็มีข้อเสียเช่นกันคือมีจุดหลอมเหลวต่ำ ในกระบวนการผลิตอุณหภูมิไม่ควรเกิน 130 องศาเซลเซียส มิฉะนั้น เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอระหว่างห่วงโซ่โครงสร้างโมเลกุลของเส้นใย UHMWPE จะทำให้ความเครียดผ่อนคลายและทำให้อายุการใช้งานสั้นลง เส้นใย UHMWPE ไม่มีกลุ่มสีย้อม ซึ่งทำให้ซึมผ่านได้ไม่ดี และสีย้อมไม่สามารถทะลุเข้าไปในเส้นใยได้ ส่งผลให้สีย้อมไม่ดี ข้อบกพร่องนี้ส่งผลต่อช่วงการใช้งานหลัก