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盤點!超高分子量聚乙烯纖維的7大應用領域

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是20世紀80年代實現工業化生產的高性能纖維,又稱高強高模量聚乙烯纖維。UHMWPE纖維具備高相對分子質量、高度取向、分子鏈的高度纏結及高結晶度等性能特點,具有密度低、模量高耐紫外線、耐磨、抗衝擊、強度高等優勢,性價比極高。

UHMWPE纖維在國際上已成為21世紀蓬勃發展的高新技術材料。由UHMWPE纖維加工製成的繩索、紡織織物及複合材料被廣泛用於國防軍工、航空航太、海洋產業、體育器材、醫療衛生、建築行業等諸多領域(見下表),發揮著舉足輕重的作用。

表 UHMWPE纖維的重點應用領域

 
目前,歐美和日本在UHMWPE纖維的應用領域結構比例上有一定差異。歐美方面主要應用於國防軍工領域的防彈衣、防彈頭盔和武器裝備上,其次為繩纜、漁網和勞動防護等。日本主要用於勞動防護、繩纜和漁網等領域,特別是防切割手套在汽車生產塗漆工序的使用需求量非常高。
國內方面,軍工領域同樣是我國UHMWPE纖維最大的應用領域,主要用於生產航空航天部件、坦克裝甲車部件、輕型車輛部件、防彈衣、防彈頭盔等。

01 國防軍工領域

由於UHMWPE纖維具有耐衝擊性能好、比能量吸收高、輕質、使用溫度範圍大等優勢,因此在國防軍工領域發揮了重要作用。UHMWPE纖維可以製成直升飛機/坦克/運鈔車和艦船的裝甲防護(防彈)板、雷達的防護外殼罩、飛彈罩、盾牌、降落傘、防彈頭盔、防彈衣等不同產品。
UHMWPE纖維防護用品的使用溫度可低至零下150℃,而芳綸在零下30℃就會失去防彈性能,因此在高寒地區,UHMWPE纖維產品是防護用品的首選,現已占領美國防彈背心市場。此外,UHMWPE纖維複合材料的比彈擊載荷值是鋼的約10倍,是玻璃纖維和芳綸的2倍多。國外用UHMWPE纖維增強的樹脂複合材料製成的防彈頭盔、防暴頭盔已逐漸替代鋼頭盔和芳綸複合材料頭盔。
隨著國防軍工軍備水準的提高,對UHMWPE纖維產業的需求驅動力也將越來越大。

02 航空航太領域

在航空航太領域,由於UHMWPE纖維複合材料輕質高強和抗衝擊性能好,適用於製造各種飛機的翼尖結構件、飛船結構件等;用UHMWPE纖維製成的武裝直升機和戰鬥機的殼體材料還具有優異的防彈性能;UHMWPE纖維也可以用作太空梭著陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索,取代了傳統的鋼纜繩和合成纖維繩索,其發展速度異常迅速。

03 海洋領域
在海洋產業中,UHMWPE纖維以其優良的性能,迅速成為海上用繩纜、船舶系留繩、遠洋漁網和海上養殖網箱等的主要材料。其市場需求保持旺盛的增長,特別是繩索、纜繩等繩網製造業,用UHMWPE製成的繩索、纜繩,在自重下的斷裂長度遠遠高於鋼繩和芳綸,且比水輕、能浮於水面之上,同時又耐海水腐蝕和紫外線的照射,可保證更長的使用壽命。未來市場需求將保持旺盛的增長。

04 體育器材領域
在體育器材領域,UHMWPE纖維可製成安全帽、滑雪板、帆輪板、釣竿、球拍及自行車、滑翔板、超輕量飛機零部件等,其性能優於傳統材料。

05 醫療衛生領域
在醫療衛生領域,UHMWPE纖維增強複合材料用於牙托材料、醫用植入物和整形縫合等方面,其生物相容性和耐久性都較好,並具有高的穩定性,不會引起過敏,已進入臨床應用。還可用於醫用手套和其他醫療設備等方面。

06 建築領域
在建築行業中,UHMWPE纖維增強複合材料可以用作牆體、隔板結構等,作為增強水泥複合材料可以改善水泥的韌度、提高其抗衝擊性能。UHMWPE纖維還可用作建材吊繩、建築防護網、吊貨網等。

07 其他領域應用
在工業應用中,UHMWPE纖維及其複合材料可用作耐壓容器、傳送帶、過濾材料、汽車緩衝板等。由於UHMWPE纖維及其複合材料具有優良的耐磨性、耐衝擊性,在機械製造行業中可製作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯軸節、螺釘等機械零部件


資訊出處:http://m.anytesting.com/news/1917874.html

 

2020-07-30 more
橡膠循環應用加工技術
橡膠工廠於製程中產生之廢橡膠、不良品、廢邊料,以及機動車輛消耗產生之廢輪胎為主要廢橡膠之來源。以廢輪胎為例,台灣每年約有12 萬噸廢輪胎產生,其中約有七成作為輔助燃料燃燒造成嚴重的空氣汙染。本團隊開發獨特連續式雙螺桿廢橡膠解鏈再生技術,將廢橡膠轉製成可再被利用的資源,並可再循環應用於各式橡膠製品,解決長久以來的「黑色污染」問題。
 
■ 技術簡介
工研院建置橡膠循環應用加工平台,目的在於讓廢橡膠轉製成可再被利用的資源,使橡膠得以不斷循環再利用,並協助國內橡膠製品產業升級為資源永續利用之循環型產業。

■ 技術特色
► 高效率連續式廢橡膠再生製程相較於傳統批次式廢橡膠再生製程,具有低能耗與低碳足跡之優勢
► 特殊雙螺桿剪切解鏈組態,有效造成廢橡膠分子選擇性斷鏈,並保持多數原有主鏈結構,使材料性質接近原生橡膠物性


工研院材化所 P600 橡膠循環與製程開發研究室
文章出處:https://www.materialsnet.com.tw/tech/TechView.aspx?id=143
2020-03-30 more
矽烷用於環氧地坪特性改善

環氧地坪為一般在工廠或是買場中常使用的地板塗層,但在使用上還是有些小缺點,包括:

1、抗紫外線能力差;
2、易刮傷和擦刮傷;
3、環氧樹脂地坪漆怕地下潮氣
4、耐高溫性能差。 

其中,地下潮氣的部分,主要原因在於施工時地板並未完全乾燥,此問題可以添加矽烷的方式作改善,利用矽烷反應需要以水做為催化劑的特性,讓矽烷在反應後可同時將地表微量水消耗掉,與反應後釋放出的醇類共同揮發排出,同時加入的矽烷也可發揮密著促進劑的功能拉高對地板的密著,以降低因潮氣受熱造成熱膨脹產生剝離。同時,加入的矽烷也可提高環氧樹脂的架橋率,讓整體硬度及耐刮部分可以得到少量改善。 

易刮傷的部分,現階段市場大多以撒上細砂石的作法處理,但此類砂石通常有色且形狀不規則,若填充量過高可能會有使輪胎磨耗變快的情形,我司另有實心玻璃珠銷售,也可達到相同效果,也可應用於透明面塗耐刮的改善。

茂康股份有限公司 洪華鴻

2020-01-13 more
橡膠大底-加硫系統選擇
加硫系統選擇



硫磺加硫配方說明




過氧化物加硫配方說明



茂康股份有限公司 蔡文俊
2019-09-10 more
抗彈背心發明的趣聞

暑假來了,特別帶給大家一篇抗彈背心發明的趣聞

Modern body armor was created by a pizza delivery guy who was tired of getting shot at

    在披薩外送變成一場槍戰後,從陸戰隊退伍的外送員理查德.戴維斯用功夫龍做出了一件抗彈背心。在測試期間,他開槍試射自己的胸膛多達190次!而戴維斯的設計在經過一些改良後,目前仍為軍警人員所沿用。

    需要顯然是發明之母,若人類有了特定的需求,但能滿足該項需求的物品尚未問世,那就會有某個努力的人將它創造出來!抱持著這種心態的理查德.戴維斯,就利用功夫龍做出一件輕量化的背心。但他沒想到的是,自己革命性的設計永遠地改變了戰爭!在做了某些細微的修改後,戴維斯的設計變成了今天員警和軍人穿著出勤的抗彈背心。

    你也許會好奇,為什麼在底特律做披薩外送的戴維斯,會需要一件抗彈背心?問題在於,如果你已經在外送時挨子彈挨到不耐煩了,你會做甚麼?

    廣義地說,抗彈背心或是盔甲,其歷史是和戰爭一樣久遠的;但當火藥與槍械取代了刀箭後,標準的金屬板不再具有防護效果—從毛瑟槍飛出的子彈會擊穿多數的金屬。只是當武器從火炮縮小為步槍之後,以金屬板作為防護的方式也重新被採用。

    在二戰期間,英國陸軍的馬康姆C.葛羅上校利用尼龍和錳鋼,研製出防破片背心。雖然它重達22磅,而且只有鋼板的位置才有防護效果,更別提只要想想就會知道有多不舒服;但它其實是有效的,而這類設計也一直使用到越戰之際。

    在陸戰隊服務之後,理查德.戴維斯在距底特律不遠處開了披薩店。某天晚上,當他外送經過後巷時,被人用槍挾持;幾周以後,同個地點又有人訂同樣的披薩。因此理查德把一隻左輪槍藏在披薩下面。

    原來是同一批搶匪試著再度搶劫他,只是原先的受害者這次可做了準備。在槍戰爆發後,戴維斯不僅腿上中了一槍,太陽穴也被子彈擦過;但他也打傷了其中兩名搶匪。而在戴維斯療養之際,他的店被人縱火燒毀!自己名下的財產,也僅剩70塊美金。

    而當時杜邦公司的實驗室,正在輪胎技術上有了突破,並開始使用一項稱為功夫龍的全新/輕量化/超級強韌材料。它不僅具延展性,更比鋼強韌達五倍。戴維斯弄到了一些這樣的材料,並將其作成背心,還打算將這款命名為「重生」的商品推銷給警方。

    他白天忙著製作背心,晚上則試圖將它們賣給員警,只是效果不佳。顯然戴維斯需要一個更大的噱頭來引起關注。因此他集合了員警,來參觀自己身穿背心後開槍射擊胸膛的示範,而且當時這項產品還沒有在人體上實驗過!

    結果背心發揮了預期的功效:雖然開槍打自己之後非常疼痛(背心無法阻擋彈頭的慣性);但這並不重要,戴維斯的示範商品在不久後成為全國員警的公發裝備,而他的設計在稍作改變後,還繼續沿用到今日!


https://www.businessinsider.com/modern-body-armor-was-created-by-a-frustrated-pizza-delivery-guy-2018-12

圖片載自網路

2019-07-10 more
利用矽烷進行粉體表面改質

目前應用於橡塑膠加工的填充料皆為無機粉體,利用矽烷將粉體表面改質之後,可將無機粉體改質成為與基材親和力高,或是可與基材在加工過程中產生化學鍵結使物性大幅提昇。同樣的處理方式,在塗料樹脂可應用於粉體抗沈降的改質,讓塗料中較不會出現粉體沈降分層的狀況。

 

建議的粉體處理方式如示意圖:


機台:

高速粉體攪拌機較佳,或是以臥式攪拌機亦可。

 

矽烷加入方式:

通常矽烷處理量不多,多數在對粉體1-2%左右,為求處理均勻,可先將矽烷先以適當溶劑稀釋後,再以噴霧的方式加入。

 

經過適當的處理,矽烷可有效附著於處理的粉體表面,改善後續加工時的產品特性。例如以Evonik的親水型矽烷Dynasylan 4148,經過有效的粉體處理後,即可讓粉體有效的在水溶液中快速分散及懸浮。例如將氧化鐵先以1wt%Dynasylan 4148處理後,即可得到下圖的結果:


可看到未處理矽烷的氧化鐵粉直接沉降於試管底部,而以Dynasylan 4148處理過的粉體可有效解決塗料中色粉沈降的問題,且降低分散難度及降低分散劑使用量,同時也可有效降低塗料的黏度,提高粉體的填充量。此特性就可有效應用於水性塗料或油墨中的無機粉體抗沈降。


茂康股份有限公司 洪華鴻




2019-05-30 more
橡膠大底-膠體系統及膠種選擇
2019-03-25 more