Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №2 2017

40 / 150

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 2. 2017 Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
40
УДК 678.027.93
ПРОБЛЕМЫШТАМПОВАНИЯ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО
ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ
Д.И. ЛАГЕРЕВА, магистрант
Д.А. МИХАЙЛОВ, магистрант
В.В. ПРОВОТОРОВ, магистрант
К.Е. ШЕВЦОВА, магистрант
(НГТУ, г. Новосибирск)
Лагерева Д.И. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20,
Новосибирский государственный технический университет,
e-mail:
В данной работе рассмотрены способы формования объемных изделий и методика
объемной штамповки сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Проведен литературный
обзор структурных особенностей сверхвысокомолекулярного полиэтилена и его
превращений. Проанализированы температурные диапазоны и связанные с этим
особенности. Также рассмотрены методы исследования структуры СВМПЭ.
Ключевые слова: сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ),
деформирование, объемная штамповка, кристаллическая фаза, аморфная фаза, ламели,
ламелярная структура.
Введение
В эндопротезировании большое распространение приобрел
сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Данный полимер имеет требуемые
показатели биосовместимости и при этом высокие показатели износостойкости, именно
поэтому он находит применение в протезах суставов.
Однако актуальным остается задача его формообразования, наиболее применяемым
способом является механическая обработка заготовки (сортовой прокат). Существуют
ограничения литья СВМПЭ ввиду высокой вязкости расплава, также материал подвержен
шаржированию и склонен к окислению на воздухе. Все эти ограничения связаны с
молекулярным строением и фазовым составом полимера [1, 2].
Теория
Для изучения процессов термопрессования необходимо рассмотреть структуру
полимера. Полимер представляет собой множество (поли) частиц (мер) связанных друг с
другом, они могут быть линейными либо разветвленными. Полимер может присоединять
новые ветвления, это определяется условиями его синтеза.
Полиэтилен - это полимер, образованный из этилена (С2Н4) (на рис. 1) условно
показано два соединенных мономера), характеризуется показателем степени полимеризации
и молекулярной массой. Однако он также может присоединять в свои цепочки и другие
полимеры (которые будут являться сополимерами), что часто используется и в СВМПЭ.
Например, в соответствии с ISO 11524 - который является промышленным стандартом для
СВМПЭ, полимер может содержать до 50% сополимера и будет по-прежнему называться
СВМПЭ. Цепь полимера может располагаться как аморфно так и упорядоченно. Она