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。
一、 以耐磨性和耐冲击性为主的应用
1. 纺织机械
纺织机械是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40~180次/min长期振动冲击,其寿命可达水牛皮结的5~6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、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10~50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。
二、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10~50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、挖土机铲斗的内衬、翻斗车车厢的内衬等,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110km/h。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1/4。
三、以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用
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。
四、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。