超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是20世紀80年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的高性能纖維,又稱高強高模量聚乙烯纖維。UHMWPE纖維具備高相對分子質(zhì)量、高度取向、分子鏈的高度纏結(jié)及高結(jié)晶度等性能特點,具有密度低、模量高耐紫外線、耐磨、抗沖擊、強度高等優(yōu)勢,性價比極高。
UHMWPE纖維在國際上已成為21世紀蓬勃發(fā)展的高新技術(shù)材料。由UHMWPE纖維加工制成的繩索、紡織織物及復(fù)合材料被廣泛用于國防軍工、航空航天、海洋產(chǎn)業(yè)、體育器材、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑行業(yè)等諸多領(lǐng)域(見下表),發(fā)揮著舉足輕重的作用。
表 UHMWPE纖維的重點應(yīng)用領(lǐng)域
目前,歐美和日本在UHMWPE纖維的應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)比例上有一定差異。歐美方面主要應(yīng)用于國防軍工領(lǐng)域的防彈衣、防彈頭盔和武器裝備上,其次為繩纜、漁網(wǎng)和勞動防護等。日本主要用于勞動防護、繩纜和漁網(wǎng)等領(lǐng)域,特別是防切割手套在汽車生產(chǎn)涂漆工序的使用需求量非常高。
國內(nèi)方面,軍工領(lǐng)域同樣是我國UHMWPE纖維最大的應(yīng)用領(lǐng)域,主要用于生產(chǎn)航空航天部件、坦克裝甲車部件、輕型車輛部件、防彈衣、防彈頭盔等。
01、國防軍工領(lǐng)域
由于UHMWPE纖維具有耐沖擊性能好、比能量吸收高、輕質(zhì)、使用溫度范圍大等優(yōu)勢,因此在國防軍工領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。UHMWPE纖維可以制成直升飛機/坦克/運鈔車和艦船的裝甲防護(防彈)板、雷達的防護外殼罩、導(dǎo)彈罩、盾牌、降落傘、防彈頭盔、防彈衣等不同產(chǎn)品。
UHMWPE纖維防護用品的使用溫度可低至零下150℃,而芳綸在零下30℃就會失去防彈性能,因此在高寒地區(qū),UHMWPE纖維產(chǎn)品是防護用品的首選,現(xiàn)已占領(lǐng)美國防彈背心市場。此外,UHMWPE纖維復(fù)合材料的比彈擊載荷值是鋼的約10倍,是玻璃纖維和芳綸的2倍多。國外用UHMWPE纖維增強的樹脂復(fù)合材料制成的防彈頭盔、防暴頭盔已逐漸替代鋼頭盔和芳綸復(fù)合材料頭盔。
隨著國防軍工軍備水平的提高,對UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)的需求驅(qū)動力也將越來越大。
02、航空航天領(lǐng)域
在航空航天領(lǐng)域,由于UHMWPE纖維復(fù)合材料輕質(zhì)高強和抗沖擊性能好,適用于制造各種飛機的翼尖結(jié)構(gòu)件、飛船結(jié)構(gòu)件等;用UHMWPE纖維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;UHMWPE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,其發(fā)展速度異常迅速。
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