Si bien conservan las propiedades básicas del polietileno, como resistencia a la corrosión, resistencia a bajas temperaturas y aislamiento, las varillas de UPE exhiben una resistencia al desgaste, resistencia al impacto y autolubricación significativamente mayores que los plásticos comunes debido a su peso molecular extremadamente alto (segmentos de cadena más largos y enredos más estrechos). Además, tienen una superficie lisa y baja densidad (solo 0,94 g/cm³, más livianos que el agua), lo que los hace ampliamente utilizados en industrias con requisitos estrictos de durabilidad, seguridad y funcionalidad del material, como minería, metalurgia, energía, alimentos y aplicaciones médicas.
Parámetros básicos de rendimiento y ventajas
1. Propiedades físicas básicas
Densidad : 0,94 g/cm³ (Más ligero que el agua, flota en el agua)
El polietileno de peso molecular ultraalto (UHMWPE) tiene cadenas moleculares muy enredadas pero poco dispuestas, lo que da como resultado una densidad más baja que los plásticos ordinarios (por ejemplo, PA6 aproximadamente 1,14 g/cm³, POM aproximadamente 1,41 g/cm³).
Colores : Blanco (el material virgen más común), Negro (con negro de carbón agregado para protección UV), Azul, Verde, Amarillo, etc. (colores personalizados)
El blanco es el color natural del material virgen (alta pureza, adecuado para aplicaciones alimentarias/médicas). El negro se mejora con negro de carbón agregado para mejorar las propiedades antienvejecimiento. Otros colores se personalizan mediante masterbatches.
Acabados de superficie : Acabado de espejo liso (pulido después del moldeado o extrusión), Mate (tratamiento de superficie), Texturizado (antideslizante/funcional)
Coeficiente de fricción extremadamente bajo (autolubricante natural). Las superficies lisas son adecuadas para uniones de precisión, mientras que las superficies mate/texturadas se utilizan con fines antideslizantes o decorativos.
2. Propiedades mecánicas (dureza ultraalta + resistencia al impacto)
Resistencia a la tracción : 25-40 MPa (inferior a la de los metales pero superior a la de los plásticos comunes como PA6 (60-70 MPa), compensada por la tenacidad);
Alargamiento de rotura : 300%-500% (plásticos ordinarios extremadamente altos, como el POM, solo 20%-40%, lo que demuestra una excelente resistencia a la fractura);
Resistencia al impacto (viga simple con muescas, 23 ℃): ≥150 kJ/m² (los plásticos comunes como el PA6 tienen aproximadamente 5-10 kJ/m², el POM es aproximadamente 10-25 kJ/m², el UPE es más de 10 veces mayor);
Resistencia a la compresión : 80-120 MPa (puede soportar presión isostática media a alta, como apilamiento de objetos pesados o cargas axiales);
Módulo elástico : 600-800 MPa (mucho más bajo que el de los metales (como el acero, alrededor de 200 MPa)). Si bien su resistencia es GPa, es mayor que la de los plásticos comunes (como el PE, aproximadamente 200-500 MPa), lo que demuestra una mayor tenacidad en lugar de rigidez.
Aplicación típica : las varillas de UHMWPE se utilizan en componentes que necesitan resistir impactos severos o flexiones repetidas (como revestimientos de orugas de vagones de mina, rodillos de cintas transportadoras y amortiguadores de maquinaria pesada). Incluso bajo impactos de gran caída, no son propensos a agrietarse (los plásticos comunes como ABS o PVC pueden romperse en las mismas condiciones).
3. Resistencia a la abrasión (líder en la industria)
Tasa de desgaste : En las mismas condiciones de trabajo (como fricción con papel de lija, erosión por lodo), la tasa de desgaste del UPE es solo 1/5-1/10 de PA6, 1/3-1/5 de POM y 1/60-1/100 de acero;
Abrasión Akron : ≤0,05-0,10 cm³/1,61 km (en comparación con aproximadamente 0,15-0,30 cm³/1,61 km para plásticos comunes como PA6 y aproximadamente 0,08-0,12 cm³/1,61 km para POM);
Propiedades autolubricantes : Coeficiente de fricción extremadamente bajo (aproximadamente 0,05-0,15 cuando se frota contra acero, y ≤0,03 cuando se frota contra sí mismo), logrando un deslizamiento de baja resistencia sin necesidad de aceite lubricante (similar a un "lubricante sólido").
Mecanismo central : las moléculas de cadena larga de peso molecular ultraalto forman una "red entrelazada" durante la fricción, dispersando la tensión a través de fuerzas intermoleculares; Al mismo tiempo, la superficie es lisa y no polar, lo que resulta en una resistencia mínima a la fricción con metales u otros materiales.
Aplicaciones típicas : Las varillas de polietileno UHMW se utilizan como revestimientos de rodillos locos en cintas transportadoras de minería, revestimientos resistentes al desgaste en equipos de procesamiento de minerales, rieles transportadores en maquinaria alimentaria y componentes deslizantes para sellos de ejes de popa de barcos, especialmente adecuados para condiciones de trabajo duras que implican mucho polvo, alta fricción y cargas pesadas.
4. Resistencia química (fuerte resistencia a la corrosión)
Resistencia a ácidos y álcalis : estable a ácidos fuertes (excepto ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico concentrado), álcalis fuertes (como hidróxido de sodio e hidróxido de potasio) y soluciones salinas (como cloruro de sodio y sulfato de cobre) en el rango de temperatura ambiente a 80 °C (el ácido sulfúrico concentrado/ácido nítrico se corroerá lentamente);
Resistencia a disolventes orgánicos : estable a largo plazo frente a disolventes no polares (como gasolina, diésel, aceite mineral y aceite lubricante); resistente a disolventes polares (como acetona, etanol y acetato de etilo) e hidrocarburos aromáticos (como benceno y tolueno) a temperatura ambiente, pero puede producirse una ligera hinchazón después de una inmersión prolongada (>1 año);
Resistencia al agua/vapor de agua : Completamente resistente al agua (tasa de absorción de agua de solo 0,01%-0,03%, casi no higroscópico), casi sin cambios en el tamaño y las propiedades después de una inmersión prolongada en agua o vapor.
Aplicaciones típicas : Las varillas UPE son adecuadas para revestir tanques de almacenamiento de ácidos y álcalis en equipos químicos, rejillas en plantas de tratamiento de aguas residuales, placas protectoras para tanques de galvanoplastia y componentes resistentes a la corrosión en ambientes marinos. Su resistencia a la corrosión es superior a la de los plásticos comunes (como PP y PVC) y algunos metales (como el acero al carbono).
5. Resistencia a la temperatura (estabilidad en un amplio rango de temperaturas)
Temperatura de funcionamiento continuo : -160 ℃ a 80 ℃ (la resistencia a corto plazo hasta 100-120 ℃, pero la resistencia a largo plazo por encima de 80 ℃ causará un ligero movimiento de la cadena molecular, lo que resultará en una lenta disminución de las propiedades mecánicas);
Resistencia a la temperatura mínima : -160 ℃ (mantiene cierta dureza en ambientes de nitrógeno líquido; los plásticos comunes como el PA6 se vuelven quebradizos por debajo de -40 ℃ y la resistencia al impacto del POM disminuye a -40 ℃);
Temperatura de deflexión del calor (HDT, carga de 1,82 MPa): aproximadamente 85-100 ℃ (inferior a los 150 ℃ de PA6, pero en uso real, debido a su alta dureza, puede funcionar a temperaturas más altas durante períodos cortos).
Ventajas : las varillas UPE mantienen un rendimiento estable tanto en ambientes extremadamente fríos (como equipos de investigación en el Ártico) como en ambientes de temperatura normal a moderada (como industrias químicas y de procesamiento de alimentos), lo que las hace particularmente adecuadas para componentes resistentes al desgaste/resistentes a impactos en ambientes de baja temperatura (como cintas transportadoras en almacenamiento en frío y piezas de embarcaciones polares).
6. Otras características
Resistencia a la abrasión : Además de la resistencia a la abrasión, el UPE también es resistente al pelado de la superficie causado por la fricción repetida (los plásticos comunes son propensos a rebabas o pelarse después de la fricción, mientras que las superficies del UPE permanecen lisas);
Aislamiento eléctrico : Resistividad de volumen > 10¹⁵ Ω·cm (aislamiento extremadamente alto), adecuado para componentes de aislamiento en equipos de bajo voltaje (pero no para aplicaciones de aislamiento de alto voltaje);
Antiadherencia : la superficie lisa y no polar no se adhiere fácilmente a materiales (como polvos y gránulos), lo que la hace adecuada para revestimientos en equipos de transporte de polvo (como cemento y harina), lo que reduce los residuos y la dificultad de limpieza.
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