一、定義

超高分子量聚乙烯是一種分子量在100萬(wàn)～700萬(wàn)以上的聚乙烯材料，具有高強(qiáng)度、耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑、耐化學(xué)腐蝕、耐低溫等優(yōu)異性能。聚乙烯可以劃分為低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、EVA樹(shù)脂和超高分子量聚乙烯等種類。由于它們具有很強(qiáng)的抗沖擊性、耐磨性和耐化學(xué)性，因此常用于高負(fù)荷機(jī)械零部件和食品加工機(jī)械等。超高分子量聚乙烯是工程塑料的一種，被歸類為超級(jí)工程塑料，具有更好的性能。

二、特性

超高分子量聚乙烯具有各種的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

1、超高分子量聚乙烯的優(yōu)點(diǎn)

（1）較強(qiáng)的抗沖擊性

UHMWPE的沖擊強(qiáng)度在整個(gè)工程塑料中名列前茅。即使在低溫下也能保持優(yōu)異的耐沖擊性，甚至在液氮中（－196℃）也具有良好的沖擊強(qiáng)度，這一特性是其他塑料所不具備的。UHMWPE的沖擊強(qiáng)度約為聚碳酸酯的2倍，ABS的5倍，PA、聚甲醛和PBT的10余倍。

（2）高耐磨性

超高分子量聚乙烯的耐磨性居塑料之首，比碳鋼、黃銅高數(shù)倍，并且隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大其耐磨性還能進(jìn)一步提高。與POM等尼龍系樹(shù)脂相比，它的耐磨性更強(qiáng)，因此常用于導(dǎo)軌等應(yīng)用中。

（3）自潤(rùn)滑性

自潤(rùn)滑性優(yōu)異，動(dòng)摩擦因數(shù)很低，可以和聚四氟乙烯媲美。UHMWPE的動(dòng)摩擦因數(shù)在水潤(rùn)滑條件下是PA66和POM的1／2，在無(wú)潤(rùn)滑條件下僅次于塑料中自潤(rùn)滑性最好的PTFE。當(dāng)它以滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)形式工作時(shí)，比鋼和黃銅添加潤(rùn)滑油后的滑動(dòng)性能還要好。UHMWPE的價(jià)格又低，因此，在摩擦學(xué)領(lǐng)域，被譽(yù)為成本性能比非常理想的摩擦材料。

（4）高耐化學(xué)腐蝕性

它的高分子量使其具有抗化學(xué)反應(yīng)的能力，耐化學(xué)性較強(qiáng)是它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因此，它還可用于食品加工機(jī)械和其他易受水、鹽和酸影響的領(lǐng)域。超高分子量聚乙烯具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性能。

（5）低吸水性

超高分子量聚乙烯的吸水率在工程塑料中是最小的，這是由于超高分子量聚乙烯的分子鏈僅由碳、氫元素組成，分子中無(wú)極性基團(tuán)，所以吸水率極低。因此，制品即使是在潮濕環(huán)境中也不會(huì)因吸水而使尺寸發(fā)生變化，同時(shí)也不會(huì)影響制品的精度和耐磨性等力學(xué)性能，并且在成型加工前原料不需要干燥處理。

2、超高分子量聚乙烯的缺點(diǎn)

（1）受溫度影響尺寸變化大

在工程塑料中，超高分子量聚乙烯的線膨脹系數(shù)最大。因此，其尺寸經(jīng)常會(huì)因溫度而發(fā)生變化，加工過(guò)程中的熱效應(yīng)往往會(huì)導(dǎo)致加工后的尺寸變化。在與其他零部件組裝或儲(chǔ)存時(shí)，周圍區(qū)域的溫度控制非常重要。

（2）不適合粘合加工

由于其高度的自潤(rùn)滑特性，難以粘合，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。因此，這種材料不適合進(jìn)行粘合加工。當(dāng)與其他零部件組合時(shí)，必須事先設(shè)計(jì)好，以便以其他方式組裝。

三、應(yīng)用

1、新能源與鋰電池領(lǐng)域

鋰電池隔膜：UHMWPE因其高化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫性能，成為鋰電池隔膜的核心材料。2023年全球鋰電池隔膜需求達(dá)11萬(wàn)噸，占UHMWPE總需求的40%。

氫能儲(chǔ)運(yùn)：UHMWPE纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可用于高壓儲(chǔ)氫罐，提高安全性和輕量化水平。

2、機(jī)器人及高端制造

人形機(jī)器人腱繩材料：UHMWPE纖維的高比強(qiáng)度（鋼絲的15倍）和低密度（比鋼絲輕87.5%）使其成為機(jī)器人靈巧手腱繩的理想材料，特斯拉等公司已進(jìn)行測(cè)試應(yīng)用。

機(jī)器人結(jié)構(gòu)件：用于輕量化關(guān)節(jié)、外殼及傳動(dòng)部件，替代傳統(tǒng)金屬材料。

3、國(guó)防軍工與航空航天

防彈裝備：UHMWPE纖維用于防彈衣、防彈頭盔及裝甲防護(hù)，其抗沖擊性能優(yōu)于芳綸和碳纖維。

航天器部件：用于飛機(jī)翼尖結(jié)構(gòu)、無(wú)人機(jī)框架及航天器減速傘，降低重量并提高耐久性。

4、醫(yī)療與生物醫(yī)學(xué)

人工關(guān)節(jié)：UHMWPE是髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)置換的首選材料，耐磨性優(yōu)異（磨損率僅0.68 mm3/年）。

骨修復(fù)與牙科材料：改性UHMWPE用于骨組織工程和牙科植入物，提高生物相容性。

5、海洋與工業(yè)應(yīng)用

深海纜繩與漁網(wǎng)：UHMWPE纖維耐海水腐蝕和紫外線，用于遠(yuǎn)洋捕撈和船舶系泊。

工業(yè)耐磨部件：輸送帶襯板、軸承、齒輪等，壽命比金屬長(zhǎng)10倍以上。

6、體育與戶外裝備

高性能運(yùn)動(dòng)器材：滑雪板、釣魚線、安全頭盔等，利用其輕量化和抗沖擊性。