超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是20世紀80年代實現工業化生產的高性能纖維,又稱高強高模量聚乙烯纖維。UHMWPE纖維具備高相對分子質量、高度取向、分子鏈的高度纏結及高結晶度等性能特點,具有密度低、模量高耐紫外線、耐磨、抗沖擊、強度高等優勢,性價比極高。
UHMWPE纖維在國際上已成為21世紀蓬勃發展的高新技術材料。由UHMWPE纖維加工制成的繩索、紡織織物及復合材料被廣泛用于國防軍工、航空航天、海洋產業、體育器材、醫療衛生、建筑行業等諸多領域
目前,歐美和日本在UHMWPE纖維的應用領域結構比例上有一定差異。歐美方面主要應用于國防軍工領域的防彈衣、防彈頭盔和武器裝備上,其次為繩纜、漁網和勞動防護等。日本主要用于勞動防護、繩纜和漁網等領域,特別是防切割手套在汽車生產涂漆工序的使用需求量非常高。
國內方面,軍工領域同樣是我國UHMWPE纖維好大的應用領域,主要用于生產航空航天部件、坦克裝甲車部件、輕型車輛部件、防彈衣、防彈頭盔等。
01 國防軍工領域
由于UHMWPE纖維具有耐沖擊性能好、比能量吸收高、輕質、使用溫度范圍大等優勢,因此在國防軍工領域發揮了重要作用。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、導彈罩、盾牌、降落傘、防彈頭盔、防彈衣等不同產品。
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,UHMWPE纖維產品是防護用品的首一選,現已占領美國防彈背心市場。此外,UHMWPE纖維復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合材料頭盔。
隨著國防軍工軍備水平的提高,對UHMWPE纖維產業的需求驅動力也將越來越大。
02 航空航天領域
在航空航天領域,由于UHMWPE纖維復合材料輕質高強和抗沖擊性能好,適用于制造各種飛機的翼尖結構件、飛船結構件等;用UHMWPE纖維制成的武裝直升機和戰斗機的殼體材料還具有優異的防彈性能;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,取代了傳統的鋼纜繩和合成纖維繩索,其發展速度異常迅速。
03 海洋領域
在海洋產業中,UHMWPE纖維以其優良的性能,迅速成為海上用繩纜、船舶系留繩、遠洋漁網和海上養殖網箱等的主要材料。其市場需求保持旺盛的增長,特別是繩索、纜繩等繩網制造業,用UHMWPE制成的繩索、纜繩,在自重下的斷裂長度遠遠高于鋼繩和芳綸,且比水輕、能浮于水面之上,同時又耐海水腐蝕和紫外線的照射,可保證更長的使用壽命。未來市場需求將保持旺盛的增長。
04 體育器材領域
在體育器材領域,UHMWPE纖維可制成安全帽、滑雪板、帆輪板、釣竿、球拍及自行車、滑翔板、超輕量飛機零部件等,其性能優于傳統材料。
05 醫療衛生領域
在醫療衛生領域,UHMWPE纖維增強復合材料用于牙托材料、醫用植入物和整形縫合等方面,其生物相容性和耐久性都較好,并具有高的穩定性,不會引起過敏,已進入臨床應用。還可用于醫用手套和其他醫療設備等方面。
06 建筑領域
在建筑行業中,UHMWPE纖維增強復合材料可以用作墻體、隔板結構等,作為增強水泥復合材料可以改善水泥的韌度、提高其抗沖擊性能。UHMWPE纖維還可用作建材吊繩、建筑防護網、吊貨網等。
07 其他領域應用
在工業應用中,UHMWPE纖維及其復合材料可用作耐壓容器、傳送帶、過濾材料、汽車緩沖板等。由于UHMWPE纖維及其復合材料具有優良的耐磨性、耐沖擊性,在機械制造行業中可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯軸節、螺釘等機械零部件。