超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维的结构与性能
超高分子量聚乙烯纤维的结构与性能何正洋;潘志娟【摘要】超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是上世纪80年代开发出的一种新型高性能纤维.与其它纤维相比,UHMWPE纤维具有密度小、强度高、模量高、耐切割、耐腐蚀、耐化学药剂等特点,被广泛应用在绳索、防弹衣、航空航天等领域.本文测定与分析了不同规格UHMWPE纤维的结构与性能,结果表明:UHMWPE纤维的结晶度较高,在60％以上;在145℃会发生熔融,当温度到达500℃时,纤维会完全分解;单纤维的断裂伸长率在5％左右,断裂强度可达30 cN/dtex,初始模量可达800 cN/dtex;纤维在受到恒定外力作用时,很容易发生变形,抗蠕变性能比较差.【期刊名称】《现代丝绸科学与技术》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】3页(P5-7)【关键词】UHMWPE纤维;结晶度;热学性能;拉伸性能;蠕变性能【作者】何正洋;潘志娟【作者单位】苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州215123;苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州215123;现代丝绸国家工程实验室(苏州),江苏苏州215123【正文语种】中文随着科学技术的发展，各种高性能纤维不断出现在我们的日常生产生活中。
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是上世纪80年代开发出的一种新型高性能纤维[1]，其综合性能优异，具有密度小、强度高、模量高、耐切割、耐腐蚀、耐化学药剂等特点[2]，从而在众多高性能纤维中脱颖而出，被广泛应用在绳索、防弹衣、航空航天等领域[3]。
目前，工业上多采用凝胶纺丝超倍拉伸技术制备UHMWPE纤维，制备UHMWPE纤维的原料分子量一般在100万以上。
UHMWPE纤维的分子链以聚乙烯为基本结构，聚乙烯分子属于非极性分子，无极性基团，从而导致其与所接触的物质不容易发生化学反应，纤维具有很好的耐腐蚀、耐化学性能；同时经过超倍拉伸后，纤维内部结构变得较为致密规整，因此UHMWPE纤维的结晶度都比较高，纤维具有很好的耐高能辐射性能[4]。
超强聚乙烯纤维耐高温吗
超强聚乙烯纤维耐高温吗聚乙烯纤维是一种具有优异性能的工程材料，常用于制造防弹衣、绳索、飞机零件等领域。
然而，人们普遍关心的一个问题是，聚乙烯纤维是否具有耐高温性能，特别是在一些高温工作环境下是否稳定可靠。
本文将探讨超强聚乙烯纤维的耐高温性能。
首先，需要了解的是，聚乙烯纤维是一种热塑性塑料纤维，具有较高的熔点。
常见的聚乙烯纤维如高分子量聚乙烯纤维（HMPE）以及超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）等，在正常情况下可以承受一定温度范围内的热量。
然而，在极端高温环境下，聚乙烯纤维的性能可能会受到一定程度的影响。
对于普通聚乙烯纤维而言，其熔点约在130-140摄氏度之间。
在这一温度范围内，聚乙烯纤维可以保持较好的结构稳定性，不易软化变形。
但是，当超过这一温度范围时，聚乙烯纤维可能出现熔化的情况，导致其失去原有的力学性能。
相比之下，超强聚乙烯纤维，如UHMWPE，具有更高的熔点和更好的耐热性能。
这种类型的聚乙烯纤维通常具有较高的熔点，可在较高温度下保持较好的性能。
一般来说，UHMWPE的熔点可以达到约150摄氏度以上，有些甚至可以达到170摄氏度左右。
因此，相较于普通聚乙烯纤维，超强聚乙烯纤维在高温环境下表现更为出色。
总的来说，超强聚乙烯纤维相对于普通聚乙烯纤维具有更好的耐高温性能。
在一般工程应用场景中，超强聚乙烯纤维可以承受较高温度的环境，保持良好的稳定性和性能。
然而，在极端高温环境下，仍需要谨慎使用，以避免超出其耐温范围，导致性能下降甚至熔化的风险。
因此，在实际工程设计和应用中，应根据具体情况选择合适的聚乙烯纤维材料，并在温度环境可控的范围内进行使用，以确保其性能和稳定性。
超强聚乙烯纤维作为一种优秀的工程材料，其耐高温性能可以满足大多数应用场景的需求，在工程实践中具有广泛的应用前景。
UPE性能说明
UPE性能说明超高分子量聚乙烯纤维(英文全称: Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber, 简称UHMWPE)超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万-400万的聚乙烯。
UHMWPE特点为：极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性，耐热性优于一般PE，缺点是耐热性（热变形温度）低、加工成型性差，外表面硬度，刚性，耐蠕变性不如一般工程塑料，膨胀系数偏大。
UHMWPE流动性差，熔融状态下粘度极高，是呈橡胶状的高粘弹性体，早期仅能用压制和烧结方法成型，目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。
UHMWPE可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料用于纺织、造纸、食品机械、运输、医疗、煤矿、化工等部门 。
如纺织工业上技梭器、打梭棒、齿轮、联结 、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后果等耐冲击磨损零件。
造纸工业上做箱盖板、刮水板、压密部件、接头、传动机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等；运输工业上做粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。
UHMWPE可做各种机械的零部件，包括食品机械的齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承。
化工中做泵、阀门、档板、滤板。
医疗上，还可用于心脏瓣膜、短形外科零件，人工关节及节育植入体。
体育上做滑冰地板、滚地球道、滑雪板、机动雪橇零件。
UHMWPE可以做高模量纤维，制造防弹衣、飞机座椅、海运、渔业用绳索等。
机械性能高于一般的高密度聚乙烯。
具有突出的抗冲击性、耐应力开裂性、耐高温蠕变性、低摩擦系数、自润滑性，卓越的耐化学腐蚀性、抗疲劳性、噪音阻尼性、耐核辐射性等。
使用温度100～110℃。
耐寒性好，可在-269℃下使用。
密度0.935g/cm3，分子量200万的产品，其断裂拉伸强度40MPa，断裂伸长率350％，弯曲弹性模量600MPa，悬臂梁缺口冲击冲不断。
超高聚乙烯纤维(1)
影响纺丝成型的因素： 溶液的浓度：溶液太稀，虽然大分子间缠结 少，易保持原有形态，但拉伸速度很慢，不利 于伸展；浓度较大，缠结点太多，同样无法达 到高倍拉伸的目的 因此适宜的浓度：半稀状态，一般为0.2%--10% 左右。
超倍拉伸： 在拉伸初始阶段，高聚物的结晶层破坏成为小结晶块， 它们沿着拉伸方向与无定形区交替形成微纤维，在原结 构中连结着不同层晶的连结分子，变为晶块间的连结分 子，位于微纤维的边界层。进一步拉伸时，微纤维产生 剪切变形，同时完全伸直的连结分子数增加，在较高的 拉伸温度下，排列整齐的连结分子，可能结晶化为长的 伸直链结晶。它的分子结构是具有-c—c-主链化学键，主 键间具有很高的结合强度。分子的取向程度控制HMPE 纤维的模量。
高性能纤维,是芳纶的2/3，是碳纤维的1/2.
●还具有耐紫外线辐射、耐化学腐蚀、比能量吸 收高、介电常数低、电磁波透射率高、摩擦 系数低及突出的抗冲击、抗切割等优异性能。
2.发展及现状
1979 年荷兰DSM 公司采用凝胶纺丝与超倍拉伸方 法在实验室制得了高强高模UHMWPE 纤维，1990 年实现工业化生产。
无纺织物类：防弹背心
复合材料类：
环氧树脂是纤维增强高聚物复合材料的主要 基体材料，也是超高模聚乙烯纤维增强复合 材料的重要基体。
聚乙烯基UHMWPE纤维增强复合材料
（2）前景及研究方向 由于UHMWPE 纤维性能优异,应用潜力巨大, 受 到了国内外的普遍关注。
UHMWPE 纤维今后研究及应用的发展趋势 为:继续研究新的纺丝方法,提高生产效率,降低 成本;提高UHMWPE 纤维的结晶度和取向度,提 高力学性能;继续研究切实可行的表面处理方法, 降低蠕变性能,扩大UHMWPE 纤维在航空航天、 光缆增强纤维、复合材料、耐压容器等方面的 应用。总之,UHMWPE 纤维是很有发展及应用 潜力的高科技纤维,加强这方面的研究工作,开创 属于我们自己知识产权的新技术、新成果,必将 对我国的国防及经济建设等方面作出大的贡献。
超高分子量聚乙烯凝胶纺丝法
超高分子量聚乙烯凝胶纺丝法
超高分子量聚乙烯凝胶纺丝法是一种将超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料通过凝胶纺丝技术制成纤维的方法。
具体操作如下：
1. 制备UHMWPE凝胶溶液：将UHMWPE材料切成小颗粒，加入适量有机溶剂（如石油醚、环己烷等），在高温高压下进行反应，形成凝胶溶液。
2. 凝胶纺丝：将凝胶溶液注入纺丝机，通过喷嘴将溶液挤出，形成纤维。
过程中需要控制纤维的拉伸速度、温度、压力等参数，使其形成均匀细长的纤维。
3. 固化处理：将纤维放入压板中，在高温高压下进行固化处理，使纤维具有更好的强度和耐磨性。
4. 喷涂处理：将固化后的纤维喷涂上润滑剂、阻燃剂等添加剂，提高其全面性能。
超高分子量聚乙烯凝胶纺丝法制备的UHMWPE纤维具有极高的强度、韧性和耐磨性，被广泛应用于船舶、车辆、建筑、医疗器械等领域。
超高分子量聚乙烯 标准
超高分子量聚乙烯标准摘要：一、超高分子量聚乙烯概述二、超高分子量聚乙烯标准分类三、超高分子量聚乙烯标准要求四、超高分子量聚乙烯标准应用五、我国超高分子量聚乙烯标准发展正文：一、超高分子量聚乙烯概述超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异综合性能的工程塑料，以其高强度、耐磨、耐腐蚀、耐低温等特性在众多领域得到广泛应用。
超高分子量聚乙烯纤维及其制品已成为我国重点发展的战略新材料之一。
二、超高分子量聚乙烯标准分类超高分子量聚乙烯标准主要分为以下几类：原料性能标准、制品性能标准、生产工艺标准、测试方法标准等。
这些标准为超高分子量聚乙烯的生产、检测、应用提供了依据。
三、超高分子量聚乙烯标准要求1.原料性能标准：对超高分子量聚乙烯原料的化学成分、物理性能、分子量分布等方面提出要求，确保原料质量。
2.制品性能标准：对超高分子量聚乙烯制品的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等方面提出要求，以保证制品质量。
3.生产工艺标准：对超高分子量聚乙烯的生产工艺，如聚合、纺丝、后处理等环节提出要求，以提高生产效率和产品质量。
4.测试方法标准：对超高分子量聚乙烯的测试方法，如力学性能测试、耐磨性能测试、耐腐蚀性能测试等提出要求，确保测试结果的准确性和可靠性。
四、超高分子量聚乙烯标准应用超高分子量聚乙烯标准在生产、检测、应用等环节具有重要的指导作用。
遵循这些标准，有助于提高超高分子量聚乙烯制品的质量，降低生产成本，扩大应用领域，推动产业发展。
五、我国超高分子量聚乙烯标准发展近年来，我国超高分子量聚乙烯产业发展迅速，已形成一定的产业规模。
在国家政策的扶持下，我国超高分子量聚乙烯标准不断完善，逐步与国际接轨。
这有助于提升我国超高分子量聚乙烯产品的国际竞争力，促进产业升级。
总之，超高分子量聚乙烯标准在产业发展中发挥着重要作用。
超高分子量聚乙烯绳索标准
超高分子量聚乙烯绳索标准
超高分子量聚乙烯绳索的标准是基于其特性和用途来制定的。
以下是一些超高分子量聚乙烯绳索的标准：
1. 纤维材料：超高分子量聚乙烯绳索应采用100%新鲜料制造，不得使用回收料。
2. 绳索结构：超高分子量聚乙烯绳索应采用多股合绳结构，具有较高的拉伸强度和抗疲劳性能。
3. 直径：超高分子量聚乙烯绳索的直径应符合标准规定的范围。
常见的直径有6毫米到40毫米。
4. 拉伸强度：超高分子量聚乙烯绳索的拉伸强度应符合标准的要求，通常为每股合绳强度不小于20吨。
5. 抗疲劳性能：超高分子量聚乙烯绳索的抗疲劳性能应符合标准的要求。
6. 耐磨性：超高分子量聚乙烯绳索应具有较好的耐磨性能，能够承受长时间的使用和摩擦。
7. 抗紫外线性能：超高分子量聚乙烯绳索应具有良好的抗紫外线性能，能够在户外环境下长期使用。
8. 耐化学腐蚀性：超高分子量聚乙烯绳索应具有良好的耐化学腐蚀性能，能够在酸碱等恶劣环境中使用。
以上是一些常见的超高分子量聚乙烯绳索的标准，具体的标准要求可以根据不同的应用领域和使用环境进行调整。
超高分子量聚乙烯纤维生产工艺
超高分子量聚乙烯纤维生产工艺The production process of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers is a complex and intricate procedure that involves several key steps to ensure the quality and performance of the final product. UHMWPE fibers are known for their exceptional strength, durability, and resistance to abrasion, making them ideal for a wide range of applications, including ballistic protection, ropes and nets, and medical devices. The manufacturing process of UHMWPE fibers requires careful attention to detail and precision to achieve the desired properties and performance characteristics.One of the first steps in the production of UHMWPE fibers is the polymerization of ethylene monomer to form long chains of polyethylene molecules with extremely high molecular weights. This process typically involves the use of a catalyst and high-pressure conditions to promote the growth of the polymer chains. The resulting UHMWPE resin is then extruded into a gel-like form, which is subsequentlystretched and oriented to align the polymer chains in the desired direction. This stretching process is crucial for enhancing the strength and toughness of the fibers, as it helps to eliminate any entanglements or defects in the molecular structure.After the initial stretching and orientation, the UHMWPE fibers undergo a process known as gel spinning,which involves spinning the gel-like material into fine, continuous filaments. This step is critical for producing fibers with high tensile strength and modulus, as it helpsto further align the polymer chains and remove anyremaining imperfections in the molecular structure. Thespun fibers are then subjected to heat treatment to improve their crystallinity and enhance their mechanical properties. This heat treatment process, also known as annealing, helps to increase the degree of crystallinity in the fibers,which in turn improves their tensile strength, stiffness, and resistance to creep and fatigue.In addition to the primary manufacturing steps, the production of UHMWPE fibers also requires careful controland monitoring of various process parameters, such as temperature, pressure, and stretching conditions. These parameters play a crucial role in determining the final properties and performance characteristics of the fibers, and any deviations or inconsistencies in the process can result in inferior product quality. Therefore, it is essential for manufacturers to implement strict quality control measures and process optimization techniques to ensure the uniformity and consistency of the UHMWPE fibers.Furthermore, the production of UHMWPE fibers also involves the use of advanced equipment and machinery, such as extruders, spin-drawing machines, and heat treatment ovens, which require regular maintenance and calibration to ensure their proper functioning. Any malfunctions or deviations in the equipment can have a significant impact on the quality and performance of the fibers, making it essential for manufacturers to invest in state-of-the-art technology and equipment to support their production processes.Overall, the production of UHMWPE fibers is a highlysophisticated and intricate process that requires careful attention to detail, precision, and control of various parameters to achieve the desired properties and performance characteristics. By implementing advanced manufacturing techniques, strict quality control measures, and state-of-the-art equipment, manufacturers can ensure the production of high-quality UHMWPE fibers that meet the stringent requirements of various industrial and commercial applications.。
[整理版]高强高膜聚乙烯纤维
高强高膜聚乙烯纤维的性能及其应用摘要：高强高模聚乙烯纤维是新兴的高分子纤维，与碳纤维、芳伦并列为三大高性能纤维，其性能优异，已在广泛应用于各个领域。
对此，本文对该纤维进行介绍，了高强聚乙烯纤维的性能及其应用发展。
1 高强高膜聚氯乙烯纤维的定义高强高模聚乙烯纤维(也称为超高分子量聚乙烯纤维，英文Ultr a High Molecular Weight Polyeth ylen e Fiber，简称UHMWPE)，是上世纪80年代初研制成功的高性能有机纤维，它是当今世界三大高科技纤维（碳纤维、芳伦、高强高模聚乙烯纤维）之一，是一种具有高度取向直链结构的纤维。
2.高强高膜聚乙烯纤维生产工艺方法UHMWPE 纤维的生产采用凝胶纺丝(又称冻胶纺丝) 方法进行。
现有的生产工艺可以分为两大类, 一类以DSM 和东洋纺为代表的干法纺丝法,另一类以Hon eywell 为代表的湿法纺丝法。
两者的主要区别是采用了不同的溶剂和后续工艺。
DSM工艺采用十氢萘溶剂。
十氢萘易挥发,可以采用干法纺丝, 省去了其后的萃取工段; Hon ey well 采用石蜡油溶剂,需要后续的萃取工段,用第2溶剂( 萃取剂) 将第1溶剂萃取出来。
Hon ey well 等公司采用的石蜡油( par affin oil) , 又称矿物油( min er al oil) 或者白油( whit e oil)。
一般为沸点高于350的烃类混合物。
国内现有的生产厂家大多数都采用石蜡油为溶剂的湿法纺丝工艺。
3. 高强高膜聚乙烯纤维的性能超高分子聚乙烯纤维具有高取向度，高结晶度，微纤沿拉伸方向排列规整度高，使用电子显微镜还能够观察到“串晶”结构。
这些结构赋予其良好的机械性能: 沿纤维轴向方向，纤维具有很高的耐拉伸性，比强度，比模量都较高; 即使在很低的温度下，该纤维仍能够保持柔软，有研究表明，即使在－ 150℃的条件下，纤维也无脆化点。
3.1 耐高能辐射性能超高分子量聚乙烯纤维在受到高能辐射，如电子射线或γ射线的照射时，分子链会发生断裂，纤维强度会降低。
超高分子量聚乙烯.pptx
十氢萘
烷烃类
UHMWPE理想的溶剂， 低温下溶解，冻胶丝 可不经萃取直接牵伸
价格昂贵，我国 目前无大量生产
价格便宜
馏程高，需增加 萃取工艺，使用 关键为如何降低 溶剂在纤维成品 中的含量。
杭州翔盛高强第纤9维页材/共料21股页份有限公司
2.超高分子量聚乙烯纤维生产原理
2.2 丝条纺制
双螺杆挤出机
螺杆挤出机的作用为物料的传输-搅拌-加热-加压，将 UHMWPE大分子链解缠，赋予大分子链间适当的缠结点密度。
UHMWPE具有优异的冲击能吸收性，噪声阻尼性能很好，具有优良的 消音效果。
杭州翔盛高强第纤1维4页材/共料2股1页份有限公司
3.超高分子量聚乙烯纤维的性能
3.6、耐低温性 UHMWPE具有优异的耐低温性，在液氦温度（-269℃）下仍具有延展
性，因而能够用作核工业的耐低温部件。 3.7、卫生无毒性
UHMWPE有极低的摩擦因数（0.05～0.11），故自润滑性优异。当它 以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。因此， 在摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。 3.4、耐化学药品性
UHMWPE具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一定温度 和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质（酸、碱、盐）及有机介质（荼溶剂除 外）。在20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30d，外表无任何反常现象，其 它物理性能也几乎没有变化。 3.5、冲击能吸收性
医疗
网和各种织物：防弹背心和衣服、
Title in
军he事re
Title in
he船re舶
防切割手套等，其中防弹衣的防弹 效果优于芳纶。超高分子量聚乙烯 纤维织成不同纤度的绳索，取代了
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看似简单，实为较难，在工艺温度及张力上稍有掌握不当，就会产生大量的并丝、僵丝现象，导致 半成品丝束无法继续加工。干燥温度和干燥长度的把握是其关键所在。此工序不可小视，它直接关 系到后牵伸的产品质量。
（7）加热牵伸 超高分子量聚乙烯纤维的牵伸与常规涤纶短纤的牵伸工艺，从形式上看基本一样，但要求控制 的精度大有不同。此纤维必须采取多级牵伸方式，才能达到高强、高模的特性。每一级欠牵伸过程 中，分子间结构都有很大的变化。随着拉伸，大分子间由无序状向有序状，定向排列，结晶度也随 之逐渐提高。只有在纤维的大分子沿纤维轴向的取向度提高，大分子链产生的数量就多，抱合力就 越大，纤维的强力自然也就越高。纤维的结晶度提高，初始模量也自然提高，纤维在抗外力的作用 下，伸长越小，变形量也越小。 纤维在欠伸过程中，欠伸倍数尽量要大，要让纤维有突然的拉伸变化，才更能促使大分子间的 有序取向和高度结晶。纤维的内部结晶，是在高取向度形成的同时，发生结晶转变的。由于此种纤 维的分子量较高，抗外力的作用强，生产上只能采取热拉伸工艺。所以，需配有较高的拉伸温度， 才能实现高倍牵伸。每一级拉伸，温度不一，要根据丝条在以前工序中的状态而定，没有定数，但 一定要在纤维自身能承受的温度范围以内。生产中，一般不超过摄氏温度 155 度。否则，会有硬丝， 僵丝的产生。 （8）卷绕成型 丝卷成型的要求：丝筒无塌边，无毛边，丝束要定长，定重。所谓定长、定重，决不是简单的 指，对丝束长度、重量的要求，它的内涵很深，若能准确把握，是非常困难的。它是在要求，所有 的生产工序必须很正常、很稳定，纤维的纤度只有始终均匀一致，才能有所保障。倘若谁能真正做 到定长、定重的技术水平，谁就达到了高强纤维这一领域里的顶峰。
二、特殊性能
1、高比强度，高比模量。比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳纤维。 2、纤维密度低，密度是 0.97-0.98g/cm3，可浮于水面。 3、断裂伸长低、断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割 性。 4、抗紫外线辐射，防中子和 γ 射线，比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高。 5、耐化学腐蚀、耐磨性、有较长的挠曲寿命。 物理性能： 密度：0.97～0.98g/cm3。比水的密模量：91～140N/tex。 延伸度：3.5%～3.7%。 冲击吸收能比对位芳酰胺纤维高近一倍，耐磨性好，摩擦系数小，但应力下熔点只有 145～ 160℃。
中文名：超高分子量聚乙烯纤维 外文名：UltraHighMolecularWeightPolyethyleneFiber 简称：UHMWPE 别名：高强高模聚乙烯纤维 目录 一、简介 二、特殊性能 三、性能测试 四、制法 五、生产流程：(1)制备原料(2)搅拌物料(3)纺丝(4)喷丝(5)萃取(6)干燥(7)加热牵伸(8)卷绕成型 六、应用前景：(1)国防方面(2)航空方面(3)民用方面 七、市场前景：(1)市场情况(3)产业化
超高分子量聚乙烯纤维
超 高 分 子 量 聚 乙 烯 纤 维 ( 英 文 全 称 ： UltraHighMolecularWeightPolyethyleneFiber ， 简 称 UHMWPE)，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在 100 万～500 万的聚乙烯所纺出的纤维。
六、应用前景
由于超高分子量聚乙烯纤维具有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的 系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装 备等领域发挥着举足轻重的作用。
（1）国防方面 由于该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， 如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣、防刺衣、盾牌等， 其中以防弹衣的应用最为引人注目。它具有轻柔的优点，防弹效果优于芳纶，现已成为占领美国防 弹背心市场的主要纤维。另外超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值 U/p 是钢的 10 倍， 是玻璃纤维和芳纶的 2 倍多。国外用该纤维增强的树脂复合材料制成的防弹、防暴头盔已成为钢盔 和芳纶增强的复合材料头盔的替代品。 （2）航空方面 在航天工程中，由于该纤维复合材料轻质高强和抗冲击性能好，适用于各种飞机的翼尖结构、 飞船结构和浮标飞机等。该纤维也可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索， 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。 （3）民用方面 (a)绳索、缆绳方面的应用：用该纤维制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，是该纤 维的最初用途。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。该纤维制成 的绳索，在自重下的断裂长度是钢绳的 8 倍，是芳纶的 2 倍。该绳索用于超级油轮、海洋操作平 台、灯塔等的固定锚绳，解决了以往使用钢缆遇到的锈蚀和尼龙、聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解、紫 外降解等引起缆绳强度降低和断裂，需经常进行更换的问题。 (b)体育器材用品：在体育用品上已经制成安全帽、滑雪板、帆轮板、钓竿、球拍及自行车、滑 翔板、超轻量飞机零部件等，其性能较传统材料为好。 (c)用作生物材料：该纤维增强复合材料用于牙托材料、医用移植物和整形缝合等方面，它的生 物相容性和耐久性都较好，并具有高的稳定性，不会引起过敏，已作临床应用。还用于医用手套和
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其他医疗措施等方面。 (d)工业上，该纤维及其复合材料可用作耐压容器、传送带、过滤材料、汽车缓冲板等；建筑方
面可以用作墙体、隔板结构等，用它作增强水泥复合材料可以改善水泥的韧度，提高其抗冲击性能。 用途：防弹背心和头盔、轻质装甲、船帆、缆绳、光缆补强体降落伞和滤材等。
七、市场前景
超高分子量聚乙烯纤维属世界范围内的稀缺物资，世界年需求量约 5 万吨，其中美国占 70%。 但当前全世界产量不足 9000 吨，缺口很大。据专家预测，未来 10 年内每年超高分子量聚乙烯纤维 的市场年需求量将在 10 万吨以上，市场潜力巨大，前景广阔。
一、简介
中国是化纤大国，但不是化纤强国，据专家介绍和有关部门统计，中国的高性能特种纤维的产 量仅为世界产量的百分之一。当今世界三大高性能纤维是：芳纶、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维， 当前中国由于技术问题芳纶仅有小量生产；碳纤维尚处在试验和初级生产阶段，产品只能应用在耐 磨填料等领域；超高分子量聚乙烯纤维在 1994 年同益中突破关键性生产技术以来，现已经在国内 形成多个超高分子量聚乙烯纤维产业化生产基地。据报道，美国超高分子量聚乙烯纤维 70%用于防 弹衣、防弹头盔、军用设施和设备的防弹装甲、航空航天等军事领域，而高性能纤维的发展是一个 国家综合实力的体现，是建设现代化强国的重要物资基础。当前，以国家已经大力支持与加速发展 我国的超高分子量聚乙烯纤维的生产与应用，国产 UHMWPE 纤维已经在全世界占用举足轻重的 地位。
三、性能测试
由于聚乙烯纤维高比强度，高比模量。比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳 纤维，其强伸度测试对强力仪性能要求比一般纤维要高得多。它要求纤维强力仪的夹持器既能夹紧
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纤维试样在拉伸试验中不打滑，又不因夹持力过大而损伤纤维。早期生产的电子强力仪采用手工夹 持器，用人工拧紧螺丝夹紧纤维试样，夹持力难以控制，为防止试样打滑往往手工操作夹持力过大， 造成夹持器钳口处应力过分集中，测试结果强力和伸长偏低，对纤维质量正确评定带来不利结果。 气动夹持器操作自动，夹持力恒定并可通过气压的调节控制，减小了操作人员对测试结果的影响， 测试结果准确稳定，因而得到广泛应用。只有气动夹持器的高强高模纤维强力仪能满足高性能聚乙 烯纤维的强伸性能测试要求。
世界超高分子量聚乙烯纤维研发和产业化情况 当前，超高分子量聚乙烯纤维国外有荷兰帝斯曼公司（DSM）、美国霍尼韦尔公司(Honeywell)、 日本东洋纺公司（Toyobo）共 3 家公司能工业化生产，且年总产量不到 9000 吨。 上世纪 70 年代末期，荷兰帝斯曼公司采用凝胶纺丝方法(Gelspinning)纺制超高分子量聚乙烯 纤维获得成功,并于 1990 年开始工业化生产，商标为 dyneema。该公司是该纤维的创始公司，也是 该纤维世界上产量最高、质量最佳的制造商，年产量约 5000 吨。80 年代美国 Allied-Singal 公司购 买了荷兰帝斯曼公司的专利，开发出了自己的生产工艺并工业化。1990 年 AlliedSignal 公司被霍尼 韦尔公司兼并，继续生产超高分子量聚乙烯纤维，商标为 spectra，年产量约 3000 吨。日本东洋纺 公司和荷兰帝斯曼公司合资在日本生产超高分子量聚乙烯纤维，商标为 dyneema，销售地区仅限日 本和中国台湾省，年产量约 600 吨。 （1）市场情况 当期欧美和日本的超高分子量聚乙烯纤维用途结构有一定差异。欧美主要用于防弹衣和武器 装备，占总量 60%～70%，其次为绳缆占 20%，渔网等占 5%、劳动防护占 5%；日本主要用于绳 缆、渔网、防护类，特别是防切割手套，在汽车生产涂漆工序的使用已达到超高分子量聚乙烯纤维 总需求量的 1/4。 超高分子量聚乙烯纤维自商业化生产以来，一直在迅速发展。美国发生恐怖事件和世界不断发 生局部战争以来，防弹衣料和军需装备用超高分子量聚乙烯纤维的需求迅速扩大。同样在民用领域， 超高分子量聚乙烯纤维产品以其优良的性能，迅速成为海上用绳缆、远洋渔网和海上网箱等的主要 材料，其市场需求保持旺盛的增长。尽管荷兰帝斯曼公司、美国霍尼韦尔公司和日本三井公司近几 年多次增建扩产，产量以每年 8%以上的速度递增，但仍不能满足市场需求。 1、荷兰帝斯曼公司的情况。2001 年美国发生恐怖事件后，以美国为中心的防弹衣用产品需求 激增，帝斯曼公司迅速扩建，将生产能力增加 10%以上。据报道，2006 年荷兰帝斯曼公司计划在 美国的北卡罗来纳州 Greenville 工厂原有生产线的基础上，再新建 1 条生产线，将使该公司纤维生 产线总数达到 10 条，新装置预计将于 2008 年早期投产。而且 Greenville 工厂的产品直到今天主要 供应美国军队和执法机构。 2、美国霍尼韦尔公司的情况。美国霍尼韦尔公司至今没有扩产，2006 年与帝斯曼公司就有关 超高分子量聚乙烯纤维的分歧达成谅解，默认帝斯曼公司在美国境内的不断扩产，其详情不得而知。 据悉霍尼韦尔公司生产工艺的主要辅料为氟氯化碳(俗称氟利昂)，氟氯化碳的使用给扩产带来了巨 大技术障碍。 3、日本三井公司的情况。2003 年 4 月日本三井公司开始建设新的超高分子量聚乙烯纤维生产 线，加上原来的生产装置，使日本的年设计生产能力达到 600 吨。产品重点放在扩大作业手套、钓 鱼线和绳缆市场上。 （2）产业化 我国自 1985 年开始超高分子量聚乙烯纤维的研究，东华大学、盐城超强高分子材料工程技术 研究所先后加入研发行列，并取得了一系列重大理论突破。随即一些企业投入中试及小规模工业化 生产，至今经过不懈努力其纤维性能已经达到国际中等水平并具有各自的特色，部分进入规模化生 产阶段。目前国内有郑州安泰防护科技有限公司、北京同益中特种纤维技术开发有限公司、湖南中 泰特种装备有限公司、宁波大成新材料股份有限公司、山东爱地高分子材料有限公司 5 家生产超高