高温聚合物模具是更优越的选择，因为它们从根本上改变了挤出界面处的摩擦动力学。与产生过大摩擦的传统钢模不同，聚合物模具降低了接触区域的表面能。这可以防止危险的压力峰值，并确保挤出过程的机械稳定性。
通过显著降低摩擦系数，聚合物模具可以防止使用钢制工具时常见的“压力失控”。这使得一个稳定的、恒定压力的过程成为可能，无需外部润滑剂，从而保证了最终UHMWPE产品的纯度。
挤出中的摩擦挑战
钢模的局限性
在加工UHMWPE时，传统的钢模会带来显著的机械障碍。钢材表面与聚合物的相互作用会产生过大的摩擦。
这种摩擦会阻碍材料流动，需要更大的力才能将聚合物推过模具。因此，挤出压力会快速且不可预测地上升。
机械不稳定的风险
钢模引起的压力峰值会导致固态挤出过程中的机械不稳定。
在严重的情况下，这会导致“失控”的压力情况。这种不稳定性会影响过程控制，并可能损坏设备或产品。
聚合物解决方案
降低表面能
高温聚合物模具，特别是那些由高温环氧树脂制成的模具，提供了独特的物理优势。
它们有效地降低了模具接触UHMWPE的界面的表面能。这种改变直接解决了流动阻力的根本原因。
稳定压力
由于表面能较低，与钢材相比，摩擦系数显著下降。
这种低摩擦环境允许聚合物在模具中顺畅滑动。结果是挤出过程稳定在恒定压力下进行，避免了使用钢材时出现的波动。
材料纯度与加工权衡
消除污染物
使用聚合物模具的一个主要优点是消除了加工助剂。
因为模具本身降低了摩擦，所以不需要额外的润滑剂或共挤出材料来促进流动。
保持产品完整性
通过消除对外部润滑剂的需求，该工艺确保了最终产品的纯度。
这对于UHMWPE应用至关重要，因为这些应用对化学成分和材料完整性有严格要求。
要避免的操作陷阱
误判摩擦动力学
认为钢材的结构强度等同于工艺稳定性是一个常见的错误。
在UHMWPE的固态挤出中，表面相互作用比结构刚度更重要。依赖未经改进的钢材会由于高摩擦系数而导致机械不稳定。
润滑的成本
试图用润滑剂来缓解钢材的摩擦会带来新的权衡。
虽然润滑剂可能有助于流动，但它们会损害UHMWPE的纯度。使用聚合物模具可以完全避免这种妥协，提供一种既机械稳定又化学纯净的解决方案。
为您的目标做出正确选择
在设计UHMWPE挤出装置时，请根据您的关键成功因素来选择模具：
- 如果您的主要关注点是过程控制：选择高温环氧树脂模具，以降低摩擦系数并防止不可预测的压力失控。
- 如果您的主要关注点是材料纯度：利用聚合物模具的低表面能，消除对污染性润滑剂或共挤出剂的需求。
转向聚合物模具将挤出过程从与摩擦的斗争转变为可控、高纯度的操作。
总结表：
| 特性 | 传统钢模 | 高温聚合物模具 |
|---|---|---|
| 摩擦系数 | 高（导致压力峰值） | 低（确保稳定流动） |
| 表面能 | 高 | 低（高温环氧树脂） |
| 压力稳定性 | 存在“压力失控”风险 | 恒定且稳定 |
| 润滑需求 | 需要外部润滑剂 | 无需润滑剂 |
| 产品纯度 | 可能被污染 | 保证高纯度 |
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参考文献
- Fotis Christakopoulos, Theo A. Tervoort. Solid‐state extrusion of nascent disentangled ultra‐high molecular weight polyethylene. DOI: 10.1002/pen.26787
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
