據(jù)俄羅斯衛(wèi)星網(wǎng)2月24日消息報(bào)道,俄羅斯技術(shù)集團(tuán)武器消息人士表示,俄軍東烏邊境單兵裝備,均采用超高分子量聚乙烯纖維來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的輕重量,同時(shí)其保護(hù)程度將超過所有現(xiàn)有防彈衣。
根據(jù)俄羅斯方面公布的資料,超高分子量聚乙烯纖維可以阻止以每秒670米速度飛行的彈片,擁有極佳的防護(hù)性,而且還能夠抵消打擊沖擊,從而減小士兵因遭受沖擊而承受內(nèi)臟損傷的概率。
就目前來(lái)看,防彈衣主流材料包括凱夫拉纖維、碳纖維以及超高分子量聚乙烯纖維。
這三者之中,超高分子量聚乙烯纖維是最具發(fā)展前景的材料,俄羅斯最新的防彈衣設(shè)計(jì)就是依托這種材料而來(lái)。
雖然聚乙烯通常被人們當(dāng)作塑料的代名詞,但超高分子聚乙烯纖維和塑料材質(zhì)的差距是非常巨大的,超高分子聚乙烯纖維是世界上最堅(jiān)韌的纖維,其強(qiáng)度是鋼鐵的15倍。
超高分子量聚乙烯,也稱UHMWPE纖維,其突出的特性是與其極高的分子量分不開的。
一般說來(lái),只有平均分子量大于170萬(wàn)的超高分子量聚乙烯樹脂,才具有常規(guī)分子聚乙烯所不具備、其它工程塑料無(wú)法比擬的優(yōu)良性能。
因此,人們通常把平均分子量超過170萬(wàn)的聚乙烯稱之為超高分子量聚乙烯。
UHMWPE纖維的生產(chǎn)采用凝膠紡絲(又稱凍膠紡絲)方法進(jìn)行?,F(xiàn)有的生產(chǎn)工藝可以分為兩大類,一類以DSM和東洋紡為代表的干法紡絲法,另一類以Honeywell為代表的濕法紡絲法。
兩者的主要區(qū)別是采用了不同的溶劑和后續(xù)工藝。
DSM工藝采用十氫萘溶劑。
十氫萘易揮發(fā),可以采用干法紡絲,省去了其后的萃取工段;Honeywell采用石蠟油溶劑,需要后續(xù)的萃取工段,用第二溶劑(萃取劑)將第一溶劑萃取出來(lái)。
Honeywell等公司采用的石蠟油,又稱礦物油或者白油。一般為沸點(diǎn)高于350℃的烴類混合物。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家大多數(shù)都采用石蠟油為溶劑的濕法紡絲工藝。國(guó)內(nèi)外使用較多的萃取劑有氟氯烴、溶劑汽油、甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷等。
氟氯烴低毒、不燃、萃取效率高,但是其使用受到保護(hù)臭氧層等國(guó)際公約的限制。
因此,尋找高效、低毒、安全的萃取劑一直是UHMWPE纖維生產(chǎn)工藝開發(fā)的重要內(nèi)容。
通過化學(xué)、物理等方法改性生產(chǎn)出的超高分子量聚乙烯纖維,具有了更多的特性,在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中發(fā)揮著巨大的作用,也是科學(xué)工作者們研究的重點(diǎn)方向。
UHMWPE纖維具有高比強(qiáng)度,高比模量,其 比強(qiáng)度是同等截面鋼絲的十多倍, 比模量?jī)H次于特級(jí)碳纖維。
纖維密度低,密度是0.97g/cm3,可浮于水面。
斷裂伸長(zhǎng)低,斷裂功大,具有很強(qiáng)的吸收能量的能力,因而具有突出的抗沖擊性和抗切割性。
抗紫外線輻射,防中子射線,比能量吸收高、介電常數(shù)低、電磁波透射率高。
耐化學(xué)腐蝕、耐磨性、有較長(zhǎng)的撓曲壽命。
也是由于超高分子量聚乙烯纖維具有以上眾多的優(yōu)異特性, 它在高性能纖維市場(chǎng)上,包括在海上油田的系泊繩、高性能輕質(zhì)復(fù)合材料等方面均顯示出極大的優(yōu)勢(shì),在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)和航空、航天、海域防御裝備等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。
就如文章開頭提過的,由于這種材質(zhì)不僅極其堅(jiān)固,而且異常地輕,其單位密度只有0.97克/立方厘米,由于此密度比水還要小,因此這種材質(zhì)的防彈衣扔到水里都可以浮在水面上。
“輕薄如紙,堅(jiān)硬如鋼”這樣的形容應(yīng)該說是恰如其分,它所制作的軍用防彈衣完全符合了堅(jiān)固性和重量要求。
近幾年來(lái),全球新材料產(chǎn)業(yè)以20%左右的速度快速發(fā)展,市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)十分看好。
不可否認(rèn)超高分子量聚乙烯纖維就是這其中的代表。
但超高分子量聚乙烯纖維一直屬于世界范圍內(nèi)的稀缺物資,世界年需求量約5萬(wàn)噸,其中美國(guó)占70%,但全世界產(chǎn)量不足9000噸,缺口很大。
因此,新材料是21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè),復(fù)合化是新材料技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì),先進(jìn)的復(fù)合材料更成為新材料發(fā)展的重要方向。
疫情爆發(fā)的這段時(shí)間催生了很多產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí),我們相信在未來(lái)將會(huì)有更多的中國(guó)產(chǎn)業(yè)投入到新材料的開發(fā)與研究中,我們將進(jìn)入屬于自己的“新材料時(shí)代”。
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