“高強高模聚乙烯纖維的性能

與應用研究”

引言

UHMWPE纖維是繼碳纖維、芳綸之后的第三代高性能特種纖維，雖然數(shù)量上不能和其他大品種化纖相比，但作用重大，已成為高科技領域不可缺少的化工新材料。

以粉末狀超高相對分子質(zhì)量聚乙烯為原料，采用全新的凍膠紡絲-超倍拉伸工藝技術，制得了UHMWPE纖維，使化學纖維研究開發(fā)和工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)在20世紀70年代后期取得了新的進展。UHMWPE纖維以其突出的抗沖擊性和抗切割性、耐化學腐蝕、抗紫外線、很強的抗低溫能力等優(yōu)異性能特點，在世界上成為21世紀蓬勃發(fā)展的高新技術材料而廣泛用于安全防護、航空航天、航海、兵器、造船等諸多領域，制作防彈衣、頭盔、胸甲等個體防護裝備，坦克和艦艇的裝甲防護板，超低溫超導材料，船舶海洋工程纜繩和漁網(wǎng)等。

01

UHMWPE性能介紹

UMWPE 纖維特殊的結構特征決定了它具有許多良好的優(yōu)異的性能。一般而言,高強高模聚乙烯纖維本身具有三種形狀:即單絲、復絲和帶子,形狀規(guī)格不同其物理性能差異較大。UHMWPE 纖維具有很高的軸向比拉伸強度和模量,而且能量吸收性能比芳綸優(yōu)越,并且也彌補了高性能的碳纖維、碳化硅纖維等斷裂應變高性能結小的弱點。同時它還具有耐紫外線輻射、耐化學腐蝕、介電常數(shù)低、電磁波透射 率高、摩擦系數(shù)低與突出的抗沖擊、抗切割等優(yōu)異性能。它是目前強度最高的纖維之一,比強度能達到優(yōu)質(zhì)鋼的15倍,模量也很高,僅次于特種碳纖維。斷裂伸長率較其它特種纖維高,斷裂功很大。

#1

高品質(zhì)的抗沖擊性

UHMWPE纖維具有優(yōu)異的抗沖擊性，分別是芳酞胺纖維、碳纖維和夾層玻璃纖維總吸收動能的2.6倍、1.8倍和3.6倍。

#2

高質(zhì)量的耐磨性

與碳纖維和芳酞胺纖維相比，UHMWPE纖維的耐磨性和彎曲疲勞性明顯更高，因此，與其他高性能纖維相比，具有更好的耐磨性。另外，優(yōu)異的抗撓曲變形性賦予UHMWPE纖維良好的生產(chǎn)和加工性能，便于制造紡織品和其他聚合物材料。

#3

優(yōu)質(zhì)的耐溶劑腐蝕性能

UHMWPE纖維化學結構單一，是具有高度取向和高度結晶的結構。在強堿酸中，活性基團的攻擊是不容易的，因此，可承受大多數(shù)化合物的腐蝕。

#4

優(yōu)異的耐光性

由于其化學結構，UHMWPE纖維是有機化學纖維中具有最佳耐光性的纖維。在經(jīng)受1 500 h的日光照射后，纖維的抗壓強度維持率約為60%，其他纖維則低于50%。

02

應用領域

01

國防軍需裝備方面

由于該纖維的耐沖擊性能好，比能量吸收大，在軍事上可以制成防護醫(yī)療、頭盔、防彈材料。如直升飛機、坦克和艦船的裝甲防護板、雷達的防護外殼罩、防彈罩、防彈衣、盾牌等，其中亦在防彈衣中的應用最引人注目。

02

航空航天方面的應用

在航天工程中，由于該纖維復合材料輕質(zhì)高強和抗沖擊性能好，適用于各種飛機的翼尖結構、飛船結構和浮標飛機等。以其制成的武裝直升機和戰(zhàn)斗機的殼體材料還具有優(yōu)異的防彈性能。該纖維也可以用作航天飛機著陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索，取代了傳統(tǒng)的鋼纜繩和合成纖維繩索，其開展速度異常迅速。

03

民用方面的應用

繩索、纜繩、船帆和漁具用高強高模聚乙烯纖維制成，在海洋工程中獲得廣泛的運用。

在體育用品中，各類球拍、安全帽、滑雪板、帆輪板、釣竿、沖浪板和自行車骨架材料的增強材料都可用高強高模聚乙烯纖維。

在生物醫(yī)用材料方面，一些牙托材料、醫(yī)用縫合線、醫(yī)用移植物和一些人造韌帶、人造肢體、人造關節(jié)等組織器官方面已經(jīng)成功運用該材料。

在工業(yè)領域，高強高模聚乙烯纖維及復合材料，制作的范圍也很廣，如可制作汽車緩沖板、耐壓容器、過濾材料、傳迭帶等；建筑領域的墻體、隔板結構等可使用該材料，水泥韌度的改善可用高強高模聚乙烯纖維，也可用作增強水泥復合材料，使其抗沖擊性能得到提高

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END

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