一、定義

超高分子量聚乙烯是一種分子量在100萬～700萬以上的聚乙烯材料，具有高強度、耐沖擊、耐磨損、自潤滑、耐化學腐蝕、耐低溫等優異性能。聚乙烯可以劃分為低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、EVA樹脂和超高分子量聚乙烯等種類。由于它們具有很強的抗沖擊性、耐磨性和耐化學性，因此常用于高負荷機械零部件和食品加工機械等。超高分子量聚乙烯是工程塑料的一種，被歸類為超級工程塑料，具有更好的性能。

二、特性

超高分子量聚乙烯具有各種的優點和缺點。

1、超高分子量聚乙烯的優點

（1）較強的抗沖擊性

UHMWPE的沖擊強度在整個工程塑料中名列前茅。即使在低溫下也能保持優異的耐沖擊性，甚至在液氮中（－196℃）也具有良好的沖擊強度，這一特性是其他塑料所不具備的。UHMWPE的沖擊強度約為聚碳酸酯的2倍，ABS的5倍，PA、聚甲醛和PBT的10余倍。

（2）高耐磨性

超高分子量聚乙烯的耐磨性居塑料之首，比碳鋼、黃銅高數倍，并且隨著相對分子質量的增大其耐磨性還能進一步提高。與POM等尼龍系樹脂相比，它的耐磨性更強，因此常用于導軌等應用中。

（3）自潤滑性

自潤滑性優異，動摩擦因數很低，可以和聚四氟乙烯媲美。UHMWPE的動摩擦因數在水潤滑條件下是PA66和POM的1／2，在無潤滑條件下僅次于塑料中自潤滑性最好的PTFE。當它以滑動或轉動形式工作時，比鋼和黃銅添加潤滑油后的滑動性能還要好。UHMWPE的價格又低，因此，在摩擦學領域，被譽為成本性能比非常理想的摩擦材料。

（4）高耐化學腐蝕性

它的高分子量使其具有抗化學反應的能力，耐化學性較強是它的另一個優點。因此，它還可用于食品加工機械和其他易受水、鹽和酸影響的領域。超高分子量聚乙烯具有優良的耐化學藥品性能。

（5）低吸水性

超高分子量聚乙烯的吸水率在工程塑料中是最小的，這是由于超高分子量聚乙烯的分子鏈僅由碳、氫元素組成，分子中無極性基團，所以吸水率極低。因此，制品即使是在潮濕環境中也不會因吸水而使尺寸發生變化，同時也不會影響制品的精度和耐磨性等力學性能，并且在成型加工前原料不需要干燥處理。

2、超高分子量聚乙烯的缺點

（1）受溫度影響尺寸變化大

在工程塑料中，超高分子量聚乙烯的線膨脹系數最大。因此，其尺寸經常會因溫度而發生變化，加工過程中的熱效應往往會導致加工后的尺寸變化。在與其他零部件組裝或儲存時，周圍區域的溫度控制非常重要。

（2）不適合粘合加工

由于其高度的自潤滑特性，難以粘合，這是它的一個缺點。因此，這種材料不適合進行粘合加工。當與其他零部件組合時，必須事先設計好，以便以其他方式組裝。

三、應用

1、新能源與鋰電池領域

鋰電池隔膜：UHMWPE因其高化學穩定性和耐高溫性能，成為鋰電池隔膜的核心材料。2023年全球鋰電池隔膜需求達11萬噸，占UHMWPE總需求的40%。

氫能儲運：UHMWPE纖維增強復合材料可用于高壓儲氫罐，提高安全性和輕量化水平。

2、機器人及高端制造

人形機器人腱繩材料：UHMWPE纖維的高比強度（鋼絲的15倍）和低密度（比鋼絲輕87.5%）使其成為機器人靈巧手腱繩的理想材料，特斯拉等公司已進行測試應用。

機器人結構件：用于輕量化關節、外殼及傳動部件，替代傳統金屬材料。

3、國防軍工與航空航天

防彈裝備：UHMWPE纖維用于防彈衣、防彈頭盔及裝甲防護，其抗沖擊性能優于芳綸和碳纖維。

航天器部件：用于飛機翼尖結構、無人機框架及航天器減速傘，降低重量并提高耐久性。

4、醫療與生物醫學

人工關節：UHMWPE是髖關節、膝關節置換的首選材料，耐磨性優異（磨損率僅0.68 mm3/年）。

骨修復與牙科材料：改性UHMWPE用于骨組織工程和牙科植入物，提高生物相容性。

5、海洋與工業應用

深海纜繩與漁網：UHMWPE纖維耐海水腐蝕和紫外線，用于遠洋捕撈和船舶系泊。

工業耐磨部件：輸送帶襯板、軸承、齒輪等，壽命比金屬長10倍以上。

6、體育與戶外裝備

高性能運動器材：滑雪板、釣魚線、安全頭盔等，利用其輕量化和抗沖擊性。