UPE UHMWPE UHMW 소재 특성

Bobby Brown

업데이트 2016-09-09

UPE, UHMWPE, UHMW란 무엇인가?

초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE, UHMW)은 열가소성 폴리에틸렌의 한 종류입니다. 고강도 폴리에틸렌(HMPE) 또는 고성능 폴리에틸렌(HPPE)로도 알려져 있으며, 분자량이 일반적으로 350만에서 750만 amu(원자 질량 단위) 사이인 매우 긴 분자 사슬을 가지고 있습니다. 이 긴 사슬은 분자간 상호작용을 강화하여 중합체의 백본에 하중을 보다 효과적으로 전달하게 합니다. 이로 인해 매우 견고한 소재가 되며, 현재 제조된 열가소성 수지 중 가장 높은 충격 강도를 가집니다.

UHMWPE의 중합은 1950년대에 Ruhrchemie AG에 의해 상업화되었습니다. 이 회사는 이후 여러 차례 이름이 변경되었습니다. 오늘날에는 최종 제품 형태로 바로 성형할 수 있는 UHMWPE 분말 소재가 Ticona, Braskem, DSM, Teijin(Endumax), Celanese, Mitsui와 같은 회사에서 생산되고 있습니다. 가공된 UHMWPE는 섬유, 시트, 로드 등 다양한 형태로 제공됩니다.

UPE 화학적 특성 및 응용 분야

UPE 구조 및 화학적 저항성:

초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)은 일반 폴리에틸렌(PE)과 유사한 분자 구조를 가지고 있지만, 분자량이 훨씬 더 높으며, 일반적으로 350만에서 750만 amu(또는 달톤) 범위에 속합니다. 이 독특한 구조는 UHMWPE에 뛰어난 기계적 강도와 화학적 저항성을 부여하며, 특히 산, 알칼리, 대부분의 유기 용매에 대해 우수한 저항력을 발휘합니다. 대부분의 환경에서 안정적인 성능을 유지할 수 있는 능력 덕분에 UHMWPE는 의료 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 실험실 조건에서 황산, 염산, 수산화나트륨과 같은 고농도의 화학물질에도 견딜 수 있습니다.

기계적 특성 및 결정성:

기계적 성능
초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)은 기계적 성능에서 뛰어나며, 다른 열가소성 수지에 비해 훨씬 우수한 내마모성을 자랑합니다. UHMWPE의 탁월한 자기 윤활 특성은 산업 기계나 운송 장비와 같은 고마모 환경에서 이상적인 선택이 됩니다. UHMWPE의 뛰어난 내구성은 부품의 수명을 크게 연장시키고 유지보수 필요성을 줄여줍니다.

결정성
UHMWPE는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 유사한 결정성을 가지고 있지만, 초고분자량 덕분에 더 뛰어난 강도와 인성을 제공합니다. 이러한 향상된 분자 구조는 까다로운 응용 분야에서 중요한 소재 특성을 발휘하며, 특히 스트레스 하에서 더 나은 성능과 변형 저항성을 제공합니다.

UPE 융점 및 열팽창

UPE융점
초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)의 융점은 약 130°C입니다. 비교적 낮은 융점에도 불구하고, UHMWPE의 독특한 고분자량 구조는 높은 온도에서도 뛰어난 열 안정성을 제공합니다. 이러한 안정성은 열 스트레스 하에서 일관된 성능이 요구되는 응용 분야에 필수적입니다.

UPE열팽창
UHMWPE는 낮은 열팽창 계수를 나타내며, 이는 온도 변화에도 치수 안정성을 유지하는 데 유리합니다. 많은 다른 재료와 달리 UHMWPE는 저온에서도 취약해지지 않습니다. 0°C 이하의 온도에서도 UHMWPE는 뛰어난 강도와 인성을 유지하므로, 추운 환경에서 사용하는 데 적합합니다.

UPE 내화학성 차트

LORRIC 내화학성 표 읽는 방법

» 기호의 의미:
OK: 실험 환경에서 별다른 반응이 없는 경우
△: 실제 테스트를 통해 사용 가능 여부를 결정해야 함
X: 강한 반응이 발생하여 사용을 권장하지 않음
N/A: 참고할 관련 데이터 없음
» 이 표는 단일 화학 물질에 대한 재료의 실험실 환경에서의 단기 테스트 결과만을 나타냅니다. 두 가지 이상의 화학 물질을 동시에 사용하거나 장기간 내화성을 요구하는 경우, 사용자의 경험을 바탕으로 재료를 선택하시기 바랍니다.
» 이 내화학성 표는 LORRIC이 원 제조사에서 제공한 자료와 온라인 정보를 바탕으로 정리한 것으로, 고객은 실제 경험을 바탕으로 제품을 선택해야 하며, 당사는 실제 사용 결과에 대해 보장할 수 없습니다.

분류	영어이름	중국어이름	UPE
유기산	Acetic acid	아세트산	OK (10% - 100% @ 20˚C) △ (80% - 100% @ 60˚C)
	Acetic acid, glacial	빙초산	N/A
	Acetic anhydride	아세트산 무수물	N/A
	Citric acid	구연산	N/A
유기화합물	Acetaldehyde	아세트알데하이드	N/A
	Acetone	아세톤	N/A
	Methyl alcohol	메틸알코올	OK (20˚C, 60˚C)
	Aniline	아닐린	N/A
	Benzaldehyde	벤즈알데하이드	N/A
	Benzene	벤젠	△ (20˚C) X (60˚C)
	Benzyl alcohol	벤질알코올	N/A
	Benzyl chloride	벤질클로라이드	N/A
	Corn oil	옥수수 기름	N/A
	Ethanol	에탄올	N/A
	Ethylene glycol	에틸렌글리콜-(1,2)	OK (20˚C, 60˚C)
	Fatty acid	지방산	N/A
	Formaldehyde	포름알데히드	N/A
	Formic acid	포름산	OK (20˚C, 60˚C)
	Hexane	헥산	N/A
	Lactic acid	젖산	N/A
	Methanol	메탄올	N/A
	Paraffin oil	파라핀 오일	N/A
	Petroleum	석유	N/A
	Phenol	페놀	N/A
	Propane, liq	액화 프로판	N/A
	Propanol	프로판올	N/A
	Stearic acid	스테아르산	N/A
	Tannic acid	탄닌산	N/A
	Tartaric acid	타르타르산	N/A
	Toluene	톨루엔	X (20˚C, 60˚C)
	Urea	우레아	N/A
무기화합물	Ammonia	암모니아	OK (20˚C, 60˚C)
	Ammonium chloride	염화암모늄	OK (20˚C, 60˚C)
	Ammonium hydroxide	수산화암모늄	N/A
	Ammonium nitrate	질산암모늄	OK (20˚C, 60˚C)
	Ammonium sulfate	황산암모늄	OK (20˚C, 60˚C)
	Aqua regia	왕수	N/A
	Barium chloride	염화바륨	N/A
	Barium hydroxide	수산화바륨	N/A
	Brine	소금물	N/A
	Calcium Chloride	염화칼슘	OK (20˚C, 60˚C)
	Calcium hydroxide	수산화칼슘	OK (20˚C, 60˚C)
	Carbonic acid	탄산	N/A
	Chloric acid	염소산	N/A
	Chlorine	염소	N/A
	Detergent	세제	N/A
	Hydrobromic acid	브롬화수소산	N/A
	Hydrochloric acid	염산	OK (20˚C, 60˚C)
	Hydrofluoric acid	불산	N/A
	Hydrogen peroxide	과산화수소	N/A
	Nitric acid	질산	OK (0% - 30% @ 20˚C) △ (30% - 50% @ 20˚C, 60˚C) X (≥ 70% @ 20˚C, 60˚C) X (Fuming @ 20˚C, 60˚C)
	Phosphoric acid	인산	N/A
	Potassium hydroxide	수산화칼륨	OK (20˚C, 60˚C)
	Potassium nitrate	질산칼륨	N/A
	Potassium sulfate	황산칼륨	N/A
	Sodium carbonate	탄산나트륨	OK (20˚C, 60˚C)
	Sodium hydroxide	수산화나트륨	OK (20˚C, 60˚C)
	Sodium nitrate	질산나트륨	N/A
	Sulfuric acid	황산	OK (0% - 80% @ 20˚C) △ (98% @ 20˚C) X (80% - 98% @ 60˚C) X (Fuming @ 20˚C, 60˚C)
	Sulfur dioxide	이산화황	N/A

Reference

^ Ultra-high-molecular-weight polyethylene - wikipedia