超高分子量聚乙烯防刺布的组织设计
一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法与应用
一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法与应用摘要：随着人们对于纤维产品性能的不断追求，越来越多的新型纤维材料得到了开发和应用。
本论文介绍了一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法及应用。
该纤维具有高密度、高强度、高模量等特点，在工业、军事、航空等领域具有广泛的应用前景。
关键词：超高分子量聚乙烯；纤维；制备方法；应用一、引言随着社会经济的快速发展，纤维材料在日常生活和工业生产中的应用越来越广泛，其性能要求也越来越严格。
一方面，要求材料在强度、硬度、刚性等方面有明显提升，以满足不同领域的应用需求；另一方面，人们希望这些材料具有更优异的综合性能和更低的成本。
因此，需要不断开发新型纤维材料，以满足这些需求。
超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene ，UHMWPE)是近年来比较热门的一种新型高分子材料，具有高密度、高强度、高模量、耐磨损、低摩擦系数等优异性能，在医疗设备、防护用品以及船舶制造等领域有着广泛的应用。
然而，由于其高分子量和高结晶度，其加工难度较大，且如果过于加工，则会降低其性能，进而影响其应用。
本论文将UHMWPE 聚乙烯作为研究对象，介绍其制备方法及应用，并对其性能进行了分析。
二、实验方法2.1. 材料UHMWPE 聚乙烯原料。
2.2. 制备方法2.2.1. 溶剂浸渍将UHMWPE 聚乙烯片材切成小块，然后分别在正庚烷和正癸烷的混合溶液中进行浸渍处理。
取出后，将切成小块的均匀放置在烤箱中，以70℃的温度进行干燥。
随后，将浸渍块放入压力容器中，在其中加入N- 甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone，NMP)溶剂。
在大概110 ℃的高温高压状态下，干燥后的UHMWPE 聚乙烯物质和NMP 溶剂反应，形成毛细膜。
经过上述步骤后, 就可以获得含有毛细膜的块材。
2.2.2. 拉伸成型将上述获得的含有毛细膜的块材放入拉伸成型机中，进行拉伸成型。
聚乙烯防腐胶带施工组织设计
XX联合煤化有限责任公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目动力中心聚乙烯防腐胶带施工组织设计施工单位：XX省华建建设工程有限公司施工组织设计（一）编制依据GB/T8923 《涂装前管道表面锈蚀等级和除锈等级》SH3022-1999 《石油化工设备与管道涂料防腐蚀技术规范》SH3043-1991 《石油化工企业设备与管道表面及标志》SY/T0407-97 《涂装前表面预处理规范》GB 50205-2009 《防腐施工质量验收规范》JGJ33-86 《建筑机械使用安全技术规程》JGJ46-88 《施工现场临时用电安全技术规范》GB50212-2002 《建筑防腐蚀工程及验收规范》GB50300-2009 《建筑工程施工质量验收统一标准》(2009版) 《安徽省安装工程预算定额》（二）施工要求2.1施工现场场地平整完成，临时道路畅通，水源、电源引至使用地点，经测试后满足施工要求。
2.2在风沙较大时（指沙土飞扬、弥漫的天气，可能有灰尘、沙土覆盖在钢管表面、底漆、胶带上），没有可靠的防护措施不宜涂刷底漆和缠绕胶带。
2.3对进场的所有施工人员进行了三级安全教育，特殊工种作业人员已经经过培训合格，持证上岗。
2.4施工原材料根据材料计划准备充足，所用防腐材料必须具有合格证。
2.5施工机具、设备、工具等根据施工组织设计的要求进场，其性能、数量、质量满足施工需要。
2.6防腐涂装作业场地应有安全防护措施，有防火和通风措施，防止发生火灾和人员中毒事故。
2.7露天防腐施工作业应选择适当的天气，大风、遇雨等均应停止施工。
在空气湿度大于80%或雨天时，禁止涂刷底漆和缠绕胶带。
2.8乙方应安全施工，做好施工前的安全教育工作，严格按双方签订的《安全施工协议》中的要求采取切实可行的措施，确保安全施工。
服从甲方现场安全施工管理。
（三）防腐胶带施工的工艺流程：螺旋焊管表面处理（喷射除锈）→涂底漆→胶带缠绕（机器缠绕）→防腐层质量检验→补伤。
超高分子量聚乙烯纤维用途
超高分子量聚乙烯纤维用途1、防弹防护方面的应用UHMWPE纤维在安全防护用品领域的应用集中体现了UHMWPE 纤维的优异性能，UHMWPE纤维复合材料的抗冲击韧性很好，比冲击吸收能量是高级复合材料中最高的，其比冲击吸收能量分别是芳纶、碳纤维和E玻璃纤维复合材料的2.6倍，3倍和1.8倍，因此适用于防弹衣、头盔和防弹装甲等，目前所生产的UHMWPE纤维主要用于生产轻质防弹头盔、防弹板及软质防弹服等防护材料。
由于UHMWPE纤维的耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料，如坦克防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣等，其中以防弹衣的应用最为引人注目。
它具有轻柔的优点，现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维。
UHMWPE纤维的防护织物主要用于防切割、防刺、防链齿等领域，如手套、击剑套服等。
2、缆绳及绳索方面的应用缆绳及绳索方面的应用用该纤维制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，是UHMWPE纤维的最初用途。
UHMWPE纤维具有轻质高强、使用周期长、耐磨、耐湿、断裂伸长大等特性，而普遍用于负力绳索、重载绳索、救捞绳、拖拽绳、帆船索和钓鱼线等。
用此纤维制成的直径lcm 的绳索断裂强度达120kN，与钢丝绳相比，重量减少50%，强度却能提高15%，寿命是钢丝绳几倍，使用及存放方便，有着广阔的前景。
在航空航天领域，已用于航天飞机着陆的减速降落伞、飞机上悬吊重物的绳索、高空气球的基材和吊索等，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。
传统船用缆绳一般采用涤纶、锦纶和丙纶工业丝，国内生产使用较多的是锦纶缆绳和丙纶缆绳，两者约各占一半。
采用UHMWPE纤维用于制造替代上述品种的缆绳，其成品不仅能克服丙纶制品易老化而导致强度迅速下降的一系列问题，还由于其密度小于水及其他纤维，从而解决了涤纶和锦纶缆绳操作重量大、沉入水中易缠绕螺旋桨而引起事故等各种难题。
荷兰DSM公司的UHMWPE纤维用于制造缆绳的要占总产量的40%，说明绳索是UHMWPE纤维应用的重要领域。
超高分子量聚乙烯纤维在防弹_防刺材料方面的应用-4.13
破坏形态 不穿透 穿透 穿透
18
2009 年第 4 期
3 UHMWPE 纤维防弹、防刺材料的结构
UHMWPE 纤维在制作 防 弹、防 刺 材 料 时，其 结 构 有 很 多 种，主 要 有： 单 向 带 层 合 （ Unidirection，UD ） 、二 维 （ Two － Dimension，2D ） 织 物 层 合、以 及 三 维 （ Three － Dimension，3D） 织物增强等 结 构。 UHMWPE 纤 维 树 脂 基 防 弹 复 合 材 料 所 采 用 的 基 体 主 要 有 热 固 性 和 热 塑 性 两 种 ，前 者 通 常 包 括 环 氧 树 脂 、酚 醛 树 脂 和 乙 烯 基 酯 树 脂 等 ； 后 者 则 包 括 聚 醚 醚 酮 、尼 龙 和 烯 烃 类 树 脂 等 。 在 这 些 半 成 品 的 基 础 上 ，经 过 组 合 ，可 以 加 工 成 防 弹 衣 、防 弹 头 盔 和 防 刺 材 料 等［7 ］。 3. 1 UD 材料
《纺 织 科 学 研 究 》
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图 1 三种三维织物
出模。我国目前多采用热塑性的苯乙烯嵌段共聚物作为 UHMWPE 纤维的配套树脂， 制作头盔或防弹插板时要求超过 16 MPa 以上的工作压力以及 40 min 左右的模压时 间，加热温度也要求在 100℃ 以上［8］。
4 影响 UHMWPE 纤维防弹、防刺材料性能的主要因素
三维织物增强材料是将 UHMWPE 纤维直接织造成满足使用要求（ 特别是厚度要 求） 的三维织物。三维织物增强处理也有两种形式：一种是将三维织物和树脂复合固 化，形成硬质材料；另一种是直 接 使 用 三 维 织 物 作 为 防 弹、防 刺 材 料，此 种 材 料 是 柔 性 材料。三维织物增强 处 理 的 特 点 是，在 三 维 织 物 中，纤 维 在 三 维 空 间 中 相 互 交 织、交 叉，从而形成一个没有“层”、完全整体的结构。织 造 三 维 织 物 的 工 艺 有：三 维 机 织、三 维针织、三维编织等。图 1 为三种三维织物的结构。 3. 4 UHMWPE 纤维防弹、防刺材料的成型方法
超高分子量聚乙烯纤维的性能与应用
超高分子量聚乙烯纤维的性能与应用作者：刘佳来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第03期摘要：超高分子量聚乙烯纤维是世界上几种优良的高性能纤维之一。
由于其在化学和物理性能方面的优势，它被广泛用于许多行业，例如国防军事，工业生产，航天航空等。
超高分子量聚乙烯纤维是中国发展的重要项目，并且也是特种纤维之一。
本文对超高分子量聚乙烯纤维的性能和应用进行了综述。
关键词：超高分子量聚乙烯纤维;性能;应用1 超高分子量聚乙烯纤维的优良性能UHMWPE 的独特结构赋予了其优秀的理化特性，但 UHMWPE 柔性线性大分子主链结构及其极高的分子量（长的分子主链）同时制约了这一材料的成型工艺。
由于其分子链较长，UHMWPE 大分子链在熔融后仍然保持着高度的相互卷曲缠绕状态，导致其在熔融状态下粘度过高，不能形成粘流态而是呈现高弹态，熔融指数几乎为0，因此无法通过聚乙烯常用的热熔融实现挤出和纺丝等加工成型方法;同时，高弹态下的UHMWPE 具有的临界剪切速度较低，熔体的粘度很大，因此在挤出或者注塑工艺中容易使制品表面出现起伏不平、扭结、粗糙、熔体破裂等问题，同样是造成材料难以加工的因素。
与常规纤维相比，UHMWPE 纤维的最让人关注的是其超高的拉伸强度及拉伸模量、较低的密度、以及柔性链结构为基础的高抗冲性能。
另外，UHMWPE 纤维的绝缘性，耐低温性，化学稳定性及疏水性等均较优异。
1.1 超高分子量聚乙烯纤维优良的力学性能UHMWPE纤维具有优异的力学性能。
在相同线密度下，UHMWPE纤维的拉伸强度是钢丝绳的15倍，比芳纶纤维高40%，是优质钢纤维和普通复合纤维的10倍。
与钢、E夹层玻璃、尼龙、聚烯胺相比，具有更高的强度和模量，在相同质量的原材料中，强度最高。
1.2 超高分子量聚乙烯纤维优良的密度与比强度UHMWPE纤维的密度约为0.95g/cm3～0.98g/cm3，与碳纤维、芳纶纤维相比具有更低的密度，密度小于水的密度，与聚丙烯类似，是一种密度小于水的特种高性能纤维。
超高分子量聚乙烯纤维的防弹性能及应用前景
超高分子量聚乙烯纤维的防弹性能及应用前景超高分子量聚乙烯（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE）纤维是一种具有出色防弹性能的新型材料。
它具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于防弹领域。
本文将就超高分子量聚乙烯纤维的防弹性能及应用前景进行探讨。
一、超高分子量聚乙烯纤维的防弹性能超高分子量聚乙烯纤维的防弹性能卓越，首先是因为其具有很高的分子量和晶体度。
UHMWPE纤维的分子量一般在200万到6000万之间，分子结构形态规整，分子链长度较长，使得其具有很高的拉伸强度和模量。
其次，UHMWPE纤维具有较高的晶体度，晶胞中有许多相互平行的多个高分子链排列，从而形成了规整的结晶区域。
这些规整的结晶区域对防弹能力的提升起到了关键的作用。
UHMWPE纤维的防弹性能还与其纤维的微观结构有关。
纤维的微观结构决定了其在承受外部冲击时的应变和形变方式。
研究表明，UHMWPE纤维具有良好的能量吸收和分散冲击力的能力。
当弹道击中UHMWPE纤维时，其纤维会逐渐变形并形成大量的链节滑移，从而将冲击力传递给整个纤维。
这种形变和滑移使得纤维能够吸收很多的能量，有效地提高了防弹能力。
二、超高分子量聚乙烯纤维的应用前景基于其优越的防弹性能，超高分子量聚乙烯纤维在军事、警用、航空航天等领域具有广阔的应用前景。
1. 防弹装备领域：超高分子量聚乙烯纤维可用于制造防弹衣、防刺服、防弹头盔等个人防护装备。
相比传统材料，UHMWPE纤维制成的防弹装备质量轻、柔软度高，同时具备较高的防护等级，提供了更好的防护性能。
2. 军用车辆装甲：超高分子量聚乙烯纤维可以与其他材料复合，制成军用车辆装甲板。
这种装甲板具有轻质化和高防护性能，有效提高了军用车辆的安全性。
3. 航空航天领域：由于超高分子量聚乙烯纤维具有轻质、高强度的特点，因此可以应用于航空航天领域的制造。
例如，可以用UHMWPE 纤维制造飞行员防弹衣，在保证飞行员安全的同时，减轻了其负重。
超高分子量聚乙烯纤维的耐高温性能及应用前景
超高分子量聚乙烯纤维的耐高温性能及应用前景超高分子量聚乙烯纤维（Ultra-high molecular weight polyethylene fiber，简称UHMWPE纤维）是一种具有出色性能的高强度合成纤维材料。
它以极高的分子量和优异的物理力学性能在工业和军事领域得到广泛应用。
本文将重点探讨UHMWPE纤维的耐高温性能以及其在各个领域中的应用前景。
一、UHMWPE纤维的耐高温性能UHMWPE纤维具有出色的耐高温性能，这使得它在高温环境下仍能保持较好的性能。
首先，UHMWPE纤维的熔点高达145℃左右，能够在一定范围内抵抗高温环境下的熔融。
其次，UHMWPE纤维的热分解温度高达335℃，可以在高温条件下维持较好的结构稳定性和力学性能。
此外，该纤维还具有良好的阻燃性能，即使在高温条件下也不易燃烧。
二、UHMWPE纤维的应用前景1. 个人防护领域UHMWPE纤维因其高强度、超轻和耐高温性能，成为个人防护领域的重要材料。
比如，在防刺防弹领域，利用UHMWPE纤维制作的防弹衣能够为身体提供良好的防护，抵御高速子弹的冲击，保护个体的安全；同时，在耐高温作业环境中，利用UHMWPE纤维制作的防火服具有良好的防火性能和热阻性能，能够为工作者提供安全保障。
2. 航空航天领域在航空航天领域，UHMWPE纤维的应用前景巨大。
该纤维可以用于高温环境下的航空发动机阻尼材料，耐高温性能能够维持材料的稳定性，同时具有良好的抗磨和耐腐蚀性能，能够有效延长发动机的使用寿命。
此外，UHMWPE纤维还可以用于航天器的隔热材料、导热材料等，为航空航天技术的发展提供支持。
3. 电气领域在电气领域，UHMWPE纤维可用于高温电线电缆的保护和隔热材料。
由于其出色的耐高温性能和电绝缘性能，可以有效保护电线电缆在高温环境下的正常工作。
此外，UHMWPE纤维还具有较低的电介质损耗和热导率等特点，有望在电气领域中得到更广泛的应用。
4. 工程领域在工程领域，UHMWPE纤维可用于高温工程结构材料和耐高温密封材料。
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国家 ，枪械的使用在某种程度上受 到严格 的限制 ，而来 自匕首 、刺 刀等锐 器的威胁却无处不在 ，这就使个 体防
护装 甲材 料 中 的防 刺 材 料 在 军 用 和 民用 方 面 得 到 了快 速 的发 展 。 防刺 个 体装 甲系 统 要 求 能 够 保 护 人 体 免 受 刺 刀 、 匕首 等 锐 器 的伤 害 ，同 时 还 要 保 证 穿 戴 者 适 当 的舒 适性 ，
Ｖ １２ ． ０ ｏ ． ０ Ｎｏ １ ０ｃ ． ０ ７ ｔ２ ０
超高分子量聚 乙烯防刺布 的组织设 计
叶 汶 祥 ，饶 崛 ，王 宝根
（ 武汉 科技 学 院 ，湖北 武汉 ４０ ７ ；２ 汉职 业技 术学 院 ，湖北 武 汉 ４ ０ ７） １ ３０ ３ 武 ３ ０４ 摘 要 ：本文 采用超 高 分子 量聚 乙烯 长 丝作 为织造 原 料 ，开 发 出 了几 种 不 同组织 的机 织 防刺 织 物 ，并
杜邦公 司在原有 Ｋ ｖａ 纤维科技 的基础上 开发 了 Ｋｅ ｌ 一ｃ ｒｅ ｏ ａ 防刺装 甲系列 ，产 品采用新开发 的特种 ｅ ｌｒ ｖａ ｘ２ ｏｒｔ ｎ ｌ ｒ ｉ
Ｋ ｖａ 超 细 纤 维 用 机 织 的方 法 编 织 而 成 。美 国 Ｇ ＭＢ Ｌ 公 司 生 产 的防 刺 割 手 套 ，满 足 Ｎ Ｊ 准 的最 高 防护 等 ｅｌ ｒ Ｉ ＥＧ Ｉ标
中图分类号 ：Ｔ １２ ２ Ｓ０． ５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ —５６ （ ０ ） ０ ０ —０ ０９ １０２ ７－ ０ １ ４ ０
随 着 恐 怖 和 暴 力 事 件 的频 繁 发 生 ，个 体 防 护 装 甲材 料 的研 制 和 开 发越 来 越 受 到 各 国研 究 者 的 重 视 。 在 一 些
级 的测试要求 。国内也 有几家公司在生产防刺产 品。如 ：北 京君安泰公司用超高分 子量 聚乙烯无纺复合片制造 的软质防刺服符合公安部 Ｇ ６ 防刺服 》防刺性能要求 。其产 品穿着柔软舒适 ， Ａ ８《 重量仅为 １ 公斤 ，但 防护面积 大 ，能有效地 阻挡 刀具 、匕首等锐器 的刺 、割 、砍 的攻击 ，保护人体躯干和 内脏免遭伤 害 ；北 京同益 中特种纤 维技术开发公司研制 出新型防刺材料（ 简称 Ｐ ） Ｐ ，其防刺性能超过杜邦公司 的芳纶 防刺织物 ，在相 同的测试条件
使穿戴 者的行动不过度 受到限制 ，这就意 味着装 甲材料要质轻 、柔软 ，在提供有效 防护 的同时 ，不影 响穿戴 者
的 活 动灵 活 性 。防 护 的 区域 主 要 是 那 些 人 体 的致 命 器 官 如 心 脏 、肝 脏 、脊 椎 、 肾 和脾 等 ¨ 。 １ 目前 国 内外 关 于 防 刺 材 料 的开 发 和 研 究 很 多 ，国外 在 ９ ５年 以后 ，防 刺 产 品 的开 发 开 始 变 得 异 常 活 跃 ，美 国
一
种 ；模量高 ；能造成高的声速传播 ，从 而使它在防护子弹冲击时的能量吸收和应 力波传递优于其他纤 维 ； 其
收稿 日 ：２ ０ — ． 期 ０７ ８１ ０ ４ 作者简介 ：叶汶祥 （ ９４ ） 男 ， １６一， 副教授 ，研究方 向：新型纱线的开发
维普资讯
１ 实 验
１１ 料 ．原
超高分子量聚乙烯纤维长丝 ，购 自北 京君安泰公司 。它是以十氢萘为溶剂， 将超高分子量聚 乙烯升温形成凝 胶， 热拉伸后纺丝得 到的高性 能有 机纤维 ， 又称伸直链 聚乙烯（Ｅ Ｐ ）纤维 、高强高模聚乙烯（ Ｔ ＭＰ ）纤维 、 Ｃ Ｅ Ｈ Ｈ Ｅ 高性能聚乙烯 （ Ｐ Ｅ 纤维 。其主要性能为 ：在 目前所有合成纤维 中其强度最高 ，相 当于优质钢丝 的 １ Ｈ Ｐ ） ５倍 ，比 芳纶高 ３ ％；密度仅为 ０９ ｇｃ ， ５ ．７ ／ｍ３是芳纶 的 ２３ ／ 、铝 的 １３ ／ 、钢 的 １ ，是 已经研究开发 的高性能纤维 中最轻的 ／ ８
２
武
汉
科
技
学
院
学
报
２ｏ ０ ７年
复合材料 的冲击强度是玻璃纤维复合材料 的 ２ ， 倍 是芳纶 和碳纤维 复合材料 的 ３ 倍 ， 尤其适合作防弹 、 防切割 和抗 冲击性 能等产 品 ；因其 纤维分 子的高度定 向 、结晶及化学惰性 ，故具有 良好 的疏水性 、耐化学性 、抗 紫外 光性 和耐磨性 ，同时具备一 定的耐水性 、抗霉性 和优 良的耐疲劳性 ；柔软并具有较长 的绕 曲寿命 ；耐热性 比其 他纤维差 ，熔点为 １ ４ ５ ℃。 ４ ～１２
下 ，Ｐ Ｐ材 料 同芳 纶 织 物相 比重 量 减 轻 了 ４ ％ ，防 军 用 匕首 穿 刺 力 提 高 了 ３１ ，防 三 棱 刮 刀提 高 了 ６ ％ 。 ０ ．％ １ 现 有 的研 究 多是 围绕 高性 能 材 料 的开 发 、 防刺 机 理 、防 刺 标 准 ，缺 乏 防刺 织 物 的 组 织 结 构 系 统 设 计 方 面 的 研 究 。笔 者 在 大 量 查 阅 以 往研 究 资 料 的 基 础 上 ，选 用 超 高 分 子 量 聚 乙 烯 纤 维 长 丝 作 为织 造 原料 ，开 发 几 种 不 同 组 织 的机 织 防 刺 织 物 ，并 就 各 自的 组 织 结 构 、织 造 工 艺 进 行 了较 系 统 的 分 析 与 比较 。
维普资讯 ຫໍສະໝຸດ 第 ２ 卷 第 ｌ期 ０ ０
２０ ０ ７年‘０月 ｌ
武 汉 科 技 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲ Ｌ Ｏ ＵＨＡ ＵＮＩ ＲＳＴ ＣＩ ＮＣ ＮＡ ＦＷ Ｎ ＶＥ Ｉ Ｙ ＯＦＳ Ｅ ＥＡＮＤ Ｅ ＮＧＩ Ｅ Ｉ ＮＥ Ｒ ＮＧ
在组织结构以及 织造工艺方面进行了较系统的分析与比较。实验结果表明：双层管状织物和 四层平纹 织物结构均紧密，并有一定的抗拉能力。双层管状织物上机工艺简单实用 ，但是厚度较小，在抗剪切 方面性能较差；而四层平纹织物有一定厚度，抗 剪切能力均 比较好，不足之处在于上机工艺复杂。
关 键词 ：聚 乙烯 ；组织结 构 ；织造 工 艺 ；防刺