这项技术提升超高分子量聚乙烯产能10倍以上

这项技术提升超高分子量聚乙烯产能10倍以上 字体： 小 中 大 分享到： 这项技术提升超高分子量聚乙烯产能10倍以上 2021-10-22 08:36:46 来源：科技日报

说到超高分子量聚乙烯，相信很少有人用这么专业抽象的名词知道它是干什么用的。其实在我们的航空空航天、国防军工、海洋工程、石油化工、医疗器械等领域都有着重要的作用。工件、电梯导轨、输油管道...这些材料都使用超高分子量聚乙烯。

然而，UHMWPE产品的高效、高质量制造一直是一个世界性难题。中国工程院院士、华南理工大学教授曲重点研究了这一技术难题。通过不懈努力，他自主研发了超高分子量聚乙烯产品短流程高效制造技术，突破了产品大规模推广应用的技术壁垒，从而带动了整个上下游产业链的技术升级。

发起对世界问题的技术研究。

“超高分子量聚乙烯有很多优异的性能，因为它的分子量特别大，是普通聚乙烯的十倍甚至上百倍。由其制成的产品具有良好的稳定性、耐磨性、耐腐蚀性、抗冲击性、抗生物粘附性和生物相容性，因此使用寿命长。”曲团队成员、华南理工大学冯教授以人工关节为例进行了介绍。

人工关节置换是治疗创伤、运动损伤、退行性变和衰老引起的股骨头坏死、关节损伤等疾病的有效方法之一。因为人工关节用于人体，所以对人工关节的材料要求极其严格。" UHMWPE具有良好的生物相容性和耐磨性，是一种非常好的人工关节材料."冯说，“但是，如果UHMWPE人工关节的制造技术不达标，在使用过程中，如果材料颗粒脱落，会给患者造成炎症和不适。”

遗憾的是，由于UHMWPE加工难度大，生产效率低，制造成本高，高效优质制造成为一大技术难题，人工关节的材料和产品基本被国外垄断，价格昂贵。

2016年，在国家重点项目的支持下，屈院士团队开始对展开技术研究。

实现高效制造的创新加工方法

“起初，我们设想采用拉伸流变加工技术，通过改变加工方法，解决超高分子量聚乙烯高效、高质量制造的国际难题。”冯介绍，拉伸流变技术属于高分子材料加工方法的原始创新，由曲院士在国际上首次提出并发明成功。

曲带领团队取得国际首项成果“体积拉伸流变塑化输送技术”，彻底颠覆了高分子材料的传统加工原理。新工艺与传统工艺相比，热机械过程缩短50%以上，能耗降低30%左右，对材料适应性广，加工产品性能大幅提高，有利于节约资源和保护环境。“剪切流变就像用石磨研磨混合物。过大的剪切力会使聚合物的大分子链断裂；拉伸流变就像手工制作面条和面团，通过反复压缩、拉伸、折叠实现物料的混合，聚合物的大分子链很少断裂，更适合超高分子量聚乙烯等极端流变塑料的加工成型。”金介绍。

“在此基础上，我们可以高效率、高质量地生产超高分子量聚乙烯系列产品，从而形成超高分子量聚乙烯产品的短流程、高效制造技术，突破产品大规模推广应用的技术壁垒。”冯对说道。

新技术的生产率提高了10倍以上。

超高分子量聚乙烯产品的短流程高效制造技术是一项全新的技术。它以国际首创的基于拉伸流变的偏心转子加工方法取代了传统的基于剪切流变的螺杆加工方法，使高效生产高性能超高分子量聚乙烯成为可能。

随着新技术的出现，极难加工的超高分子量聚乙烯的生产效率提高了10倍以上。“以管材为例，传统技术只能做到4米/小时，而新技术可以做到40米/小时以上，有效降低产品库存和占用成本。”冯对说道。据介绍，新工艺下生产的产品缺陷减少，产品性能显著提高；也提高了产品的均匀性和稳定性；而且可以高效生产分子量超过300万的产品，带动高端应用市场需求，有效推动超高分子量聚乙烯产品在石油化工、矿山疏浚、海洋工程、医疗器械等领域的大规模推广应用。

新技术带来了巨大的经济和社会效益。“这项技术节能、绿色、环保，通过替代钢铁，可以减少相应钢铁制造的排放。”冯表示，拥有自主知识产权，解决了超高分子量聚乙烯高效优质加工的国际难题，推动了相关产业链的跨越式发展。在高端应用中替代进口产品，产生了显著的经济效益。

去年5月，与技术相关的知识产权成功登陆佛山，转让价格超过2000万元。目前，团队正致力于该技术在全国范围内的推广应用，以满足上游原料研发和下游产品规模化应用的迫切需求，实现大规模量产应用，推动整个产业链的跨越式发展。(记者叶青)

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