Ultra Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen (UHMWPE)

Uhmwpe iplik. 

UHMWPE, yoğunluğu 0.930–0.935 g/cm³ arasında değişen ve molekül ağırlığı milyonlar (2-6 milyon) seviyesinde olan bir polietilen grubudur. Yüksek molekül ağırlıklarının anlamı polimer zincirlerinin kristal yapı içinde çok sıkı bir biçimde yerleştiği veya paketlendiğidir, polimer çok serttir ve termoplastik malzemeler arasında en yüksek darbe direncine sahiptir. Uzun zincirler moleküller arası etkileşimi kuvvetlendirerek yükün polimer iskeletine daha etkin bir şekilde transferine olanak verir. Bu hal, herhangi bir yüksek darbe dirençli termoplastiğe kıyasla daha dayanıklı ve sert bir yapı oluşmasını sağlar. 

UHMWPE çok uzun zincirli polietilendir. Üretimde, genellikle metallosene katalizörler kullanılır. 

Moleküller arasındaki Van der Waals kuvvetleri oldukça zayıftır, ancak moleküller çok uzun olduğundan molekülden moleküle büyük kayma (shear) kuvvetli taşınır. Her bir zincir diğerlerine çok miktarda Van der Waals kuvvetiyle bağlandığından tüm molekül-arası kuvvet çok yüksek olur. 

UHMWPE fiberlerde zincirlerin % 95'inden fazlası paralel bir düzenlenmeye yerleşirler ve kristallik seviyesi > % 85'e ulaşır; bu durumda kısmen kısa moleküller ara- sında da kuvvetli bağlar meydana gelir. Olefin molekülleri arasındaki zayıf bağlanmalar yerel ısıl uyarmalara neden olarak bir zincirdeki kristalin düzenlenmeyi bozar, ısıl kararlılığı zayıflatır. UHMWPE kokusuz, tatsız ve zehirli etkisi olmayan bir polimerdir. Oksitleyici asitler dışındaki tüm korozif kimyasal maddelere karşı son derece dirençlidir. Nem absorbsiyonu çok çok düşük (moleküllerde polar gruplar bulunmadığından su absorblamaz, nemlenmez), sürtünme katsayısı çok düşük, kendi kendini yağlayıcı ve aşınmaya karşı son derece dayanıklı bir malzemedir. Sürtünme katsayısı Naylon ve Asetalden biraz daha düşük, Teflonla kıyaslanabilir seviyededir. Aşınmaya direnci Teflondan daha iyi, karbon çeliğine kıyasla ise 15 kat daha yüksektir. 

UHMWPE'in ticari olarak polimerizasyonu 1950’lerde Ruhrchemie AG tarafından gerçekleştirilmiştir. Daha sonraları çeşitli firmalar tarafından toz, levha, çubuk, ve fiber ürünler pazarlanmaya başlamıştır. Toz UHMWPE aşınma ve darbeye dayanıklı olduğundan doğrudan kalıplanabilir veya şekillendirilebilir. UHMWPE’nin erime noktası 144-152 °C, kırılganlık sıcaklığı < -150 °C dolayındadır; fiberlerin kullanım sıcaklığının 80-100 °C’nın üstüne çıkmaması önerilir; fiber yüzeyi kaygandır. Ester, amid, hidroksil gibi gruplar içermediğinden suya, neme, pek çok kimyasal maddeye, UV ışınlarına ve mikro organizmaya karşı dayanıklıdır. UHMWPE gerilme yükü altında tutulduğunda, yükün uygulanma süresi boyunca krep (creep) etkisi nedeniyle deforme olur. Örneğin, oriyente edilmiş bir UHMWPE fiber 2.4 GPa gibi yüksek bir yüke dayanabilir; bu özelliği ile yüksek kuvvetli çeliklerle kıyaslanabilir seviyededir, düşük karbonlu çeliklerde bu değer ancak 0.5 GPa dolayındadır. UHMWPE’in endüstrideki uygulama alanları çok çeşitlidir. UHMWPE imalat endüstrinde de çeşitli amaçlarla kullanımı olan bir mühendislik plastiğidir. Örneğin, PVC pencere ve kapı üretiminde PVC esaslı malzemeyi yumuşatmak için gerekli ısıyı kararlı tutmada ve çeşitli şekillerdeki PVC profiller için şekil/odacığı dolgu maddesi olarak; yataklar ve hidrolik sızdırmazlık malzemesi, su içinde yapılan orta derecelerdeki mekanik işlerde; yağ hidrolikleri, pnömatik ve yağsız uygulamalarda kullanılmaktadır. Aşınmaya dayanıklılığı çok iyidir, fakat yumuşak yüzeyler arasında daha iyi sonuçlar verir. Tel/kablo üretiminde genellikle primer tabakanın üstü, mekanik koruma sağlaması amacıyla UHMWPE izolasyon malzemesiyle kaplanır. 

UHMWPE Fiberler 

UHMWPE fiberler, yüksek modüllü polietilen (HMPE) veya yüksek performans polietilen (HPPE) fiberler olarak da tanımlanır; 1990'lı yılların başında geliştirilmiş- tir. Bilinen üç yüksek teknoloji ve yüksek performans fiberinden (karbon fiber, aramid fiber ve UHMWPE fiber) biri olan UHMEPE fiberler, molekül ağırlığının, moleküller arası bağlanmaların, oryantasyon derecesinin ve kristalinitesinin çok yüksek olması nedeniyle bu üç fiberden en kuvvetli olanıdır. UHMWPE fiberler çelikten 15 kat daha güçlüdür; yüksek güç, yüksek sıcaklık kararlılığı, bozulma veya çürümeye karşı yüksek direnç gösterirler. Kullanım alan- ları arasında savunma sanayi (kurşun geçirmez malzemeler gibi), okyanus ve balıkçılıkla ilgili alanlar, fiziksel alanlar, v.s. sayılabilir.