超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是20世纪80年代实现工业化生产的高性能纤维,又称高强高模量聚乙烯纤维。UHMWPE纤维具备高相对分子质量、高度取向、分子链的高度缠结及高结晶度等性能特点,具有密度低、模量高耐紫外线、耐磨、抗冲击、强度高等优势,性价比极高。
UHMWPE纤维在国际上已成为21世纪蓬勃发展的高新技术材料。由UHMWPE纤维加工制成的绳索、纺织织物及复合材料被广泛用于国防军工、航空航天、海洋产业、体育器材、医疗卫生、建筑行业等诸多领域(见下表),发挥着举足轻重的作用。
表 UHMWPE纤维的重点应用领域
目前,欧美和日本在UHMWPE纤维的应用领域结构比例上有一定差异。欧美方面主要应用于国防军工领域的防弹衣、防弹头盔和武器装备上,其次为绳缆、渔网和劳动防护等。日本主要用于劳动防护、绳缆和渔网等领域,特别是防切割手套在汽车生产涂漆工序的使用需求量非常高。
国内方面,军工领域同样是我国UHMWPE纤维最大的应用领域,主要用于生产航空航天部件、坦克装甲车部件、轻型车辆部件、防弹衣、防弹头盔等。
01、国防军工领域
由于UHMWPE纤维具有耐冲击性能好、比能量吸收高、轻质、使用温度范围大等优势,因此在国防军工领域发挥了重要作用。UHMWPE纤维可以制成直升飞机/坦克/运钞车和舰船的装甲防护(防弹)板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、盾牌、降落伞、防弹头盔、防弹衣等不同产品。
UHMWPE纤维防护用品的使用温度可低至零下150℃,而芳纶在零下30℃就会失去防弹性能,因此在高寒地区,UHMWPE纤维产品是防护用品的首选,现已占领美国防弹背心市场。此外,UHMWPE纤维复合材料的比弹击载荷值是钢的约10倍,是玻璃纤维和芳纶的2倍多。国外用UHMWPE纤维增强的树脂复合材料制成的防弹头盔、防暴头盔已逐渐替代钢头盔和芳纶复合材料头盔。
随着国防军工军备水平的提高,对UHMWPE纤维产业的需求驱动力也将越来越大。
02、航空航天领域
在航空航天领域,由于UHMWPE纤维复合材料轻质高强和抗冲击性能好,适用于制造各种飞机的翼尖结构件、飞船结构件等;用UHMWPE纤维制成的武装直升机和战斗机的壳体材料还具有优异的防弹性能;UHMWPE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。
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