UPE, UHMWPE, UHMW คืออะไร? ตารางคุณสมบัติวัสดุของ
โพลิเอทิลีนชนิดมวลโมเลกุลสูงมาก (Ultra-high-molecular-weight polyethylene - UHMWPE หรือ UHMW) เป็นชนิดย่อยของพลาสติกเทอร์โมพลาสติกโพลิเอทิลีน ซึ่งยังเป็นที่รู้จักในชื่อโพลิเอทิลีนชนิดโมดูลัสสูง (High-modulus polyethylene - HMPE) หรือโพลิเอทิลีนชนิดสมรรถนะสูง (High-performance polyethylene - HPPE) มีโซ่โมเลกุลที่ยาวมาก โดยปกติมีมวลโมเลกุลระหว่าง 3.5 ถึง 7.5 ล้านหน่วยมวลอะตอม (amu) โซ่โมเลกุลที่ยาวขึ้นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายโอนแรงไปยังโครงสร้างของพอลิเมอร์โดยการเสริมสร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล ส่งผลให้วัสดุนี้มีความแข็งแกร่งสูงมาก และมีความทนต่อแรงกระแทกสูงที่สุดในบรรดาเทอร์โมพลาสติกที่ผลิตในปัจจุบัน
กระบวนการพอลิเมอไรเซชันของ UHMWPE ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ครั้งแรกโดยบริษัท Ruhrchemie AG ในช่วงปี 1950 ซึ่งบริษัทนี้ได้เปลี่ยนชื่อหลายครั้งตลอดหลายปีที่ผ่านมา ปัจจุบัน วัสดุผง UHMWPE ที่สามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้โดยตรง ผลิตโดยบริษัทต่างๆ เช่น Ticona, Braskem, DSM, Teijin (Endumax), Celanese และ Mitsui UHMWPE ที่ผ่านกระบวนการผลิตมีจำหน่ายในหลากหลายรูปแบบ เช่น เส้นใย แผ่น และแท่ง
UPE, UHMWPE, UHMW คุณสมบัติทางเคมีและการใช้งาน
โครงสร้างและความต้านทานต่อสารเคมี
โพลิเอทิลีนชนิดมวลโมเลกุลสูงมาก (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene - UHMWPE) มีโครงสร้างโมเลกุลคล้ายกับโพลิเอทิลีนทั่วไป (PE) แต่มีมวลโมเลกุลสูงกว่ามาก โดยปกติอยู่ในช่วง 3.5 ถึง 7.5 ล้านหน่วยมวลอะตอม (amu หรือ Dalton) โครงสร้างที่โดดเด่นนี้ทำให้ UHMWPE มีความแข็งแกร่งทางกลและความต้านทานต่อสารเคมีที่ยอดเยี่ยม โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีกรด ด่าง และตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่
ด้วยความสามารถในการรักษาประสิทธิภาพที่เสถียรในเกือบทุกสภาพแวดล้อม UHMWPE จึงถูกใช้อย่างแพร่หลายในทั้งด้านการแพทย์และอุตสาหกรรม ภายใต้สภาวะในห้องปฏิบัติการ วัสดุนี้สามารถทนต่อสารเคมีที่มีความเข้มข้นสูง เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก และโซเดียมไฮดรอกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
คุณสมบัติทางกลและความเป็นผลึก
สมรรถนะทางกล
โพลีเอทิลีนความหนาแน่นโมเลกุลสูงพิเศษ (UHMWPE) มีสมรรถนะทางกลที่ยอดเยี่ยม โดยมีความต้านทานการสึกหรอสูงกว่าเทอร์โมพลาสติกชนิดอื่นๆ อย่างมาก คุณสมบัติการหล่อลื่นในตัวที่โดดเด่นทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการสึกหรอสูง เช่น เครื่องจักรอุตสาหกรรมและอุปกรณ์การขนส่ง ความทนทานที่ยอดเยี่ยมของ UHMWPE ช่วยยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบและลดความจำเป็นในการบำรุงรักษา
ความเป็นผลึก
แม้ว่า UHMWPE จะมีความเป็นผลึกคล้ายกับโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) แต่ด้วยน้ำหนักโมเลกุลที่สูงเป็นพิเศษทำให้มีความแข็งแรงและความทนทานที่เหนือกว่า โครงสร้างโมเลกุลที่ได้รับการปรับปรุงนี้ทำให้วัสดุมีสมบัติที่สำคัญสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพที่ดีกว่าเมื่ออยู่ภายใต้แรงกดดันและมีความต้านทานต่อการเสียรูปที่เพิ่มขึ้น
จุดหลอมเหลวและการขยายตัวทางความร้อน
จุดหลอมเหลว
โพลีเอทิลีนความหนาแน่นโมเลกุลสูงพิเศษ (UHMWPE) มีจุดหลอมเหลวประมาณ 130°C แม้ว่าจะมีจุดหลอมเหลวในระดับปานกลาง แต่โครงสร้างน้ำหนักโมเลกุลสูงของ UHMWPE มีความเสถียรทางความร้อนที่น่าทึ่งที่อุณหภูมิสูง ความเสถียรนี้มีความสำคัญต่อการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอภายใต้ความเครียดจากความร้อน
การขยายตัวจากความร้อน
UHMWPE แสดงค่าการขยายตัวจากความร้อนต่ำ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการรักษาเสถียรภาพของมิติในช่วงที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง แตกต่างจากวัสดุอื่นๆ หลายชนิด UHMWPE ไม่เปราะเมื่ออยู่ที่อุณหภูมิต่ำ แม้ในอุณหภูมิต่ำกว่า 0°C UHMWPE ยังคงความเหนียวและความแข็งแรงที่ยอดเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่เย็น
UPE และการทนต่อสารเคมีที่หลากหลายในตารางข้อมูลนี้
วิธีอ่านกราฟ
ความหมายของสัญลักษณ์：
OK：แนะนำให้ใช้งาน
△：ควรทดสอบก่อนใช้งานจริง
X：ไม่แนะนำให้ใช้งาน
N/A：ไม่สามารถใช้งานได้
กราฟนี้แสดงผลเฉพาะสารเคมีชนิดเดียวต่อวัสดุ หากลูกค้าใช้งานสารเคมีมากกว่าหนึ่งชนิดพร้อมกัน โปรดเลือกวัสดุตามประสบการณ์การใช้งาน
กราฟนี้ใช้เพื่อการอ้างอิงเท่านั้นและอาจไม่เหมาะกับสภาพแวดล้อมการทำงานทุกประเภท กรุณาออกแบบอุปกรณ์ตามประสบการณ์การใช้งานจริง
| Category |
Name |
UPE |
| Organic acids |
Acetic acid |
OK (10% - 100% @ 20˚C)
△ (80% - 100% @ 60˚C) |
| Acetic acid, glacial |
N/A |
| Acetic anhydride |
N/A |
| Citric acid |
N/A |
Organic compound
|
Acetaldehyde |
N/A |
| Acetone |
N/A |
| Methyl alcohol |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Aniline |
N/A |
| Benzaldehyde |
N/A |
| Benzene |
△ (20˚C)X (60˚C) |
| Benzyl alcohol |
N/A |
| Benzyl chloride |
N/A |
| Corn oil |
N/A |
| Ethanol |
N/A |
| Ethylene glycol |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Fatty acid |
N/A |
| Formaldehyde |
N/A |
| Formic acid |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Hexane |
N/A |
| Lactic acid |
N/A |
| Methanol |
N/A |
| Paraffin oil |
N/A |
| Petroleum |
N/A |
| Phenol |
N/A |
| Propane, liq |
N/A |
| Propanol |
N/A |
| Stearic acid |
N/A |
| Tannic acid |
N/A |
| Tartaric acid |
N/A |
| Toluene |
X (20˚C, 60˚C) |
| Urea |
N/A |
Inorganic compound
|
Ammonia |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Ammonium chloride |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Ammonium hydroxide |
N/A |
| Ammonium nitrate |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Ammonium sulfate |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Aqua regia |
N/A |
| Barium chloride |
N/A |
| Barium hydroxide |
N/A |
| Brine |
N/A |
| Calcium Chloride |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Calcium hydroxide |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Carbonic acid |
N/A |
| Chloric acid |
N/A |
| Chlorine |
N/A |
| Detergent |
N/A |
| Hydrobromic acid |
N/A |
| Hydrochloric acid |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Hydrofluoric acid |
N/A |
| Hydrogen peroxide |
N/A |
| Nitric acid |
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 |
N/A |
| Potassium hydroxide |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Potassium nitrate |
N/A |
| Potassium sulfate |
N/A |
| Sodium carbonate |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Sodium hydroxide |
OK (20˚C, 60˚C) |
| Sodium nitrate |
N/A |
| Sulfuric acid |
OK (0% - 80% @ 20˚C)
△ (98% @ 20˚C)
X (80% - 98% @ 60˚C)
X (Fuming @ 20˚C, 60˚C) |
| Sulfur dioxide |
N/A |