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我国超高分子量聚乙烯纤维的现状

我国超高分子量聚乙烯纤维的现状 2009年第 3期精细化工原料及中间体化纤园地我国碳纤维增强复合材料的总产量已居世界第三位近 20年来，碳纤维增强复合材料研究与应用受到世界各国的普遍重视，美国、日本及欧洲各国等工业发达国家均将其列入国家优先重点发展计划，我国碳纤维增强复合材料的总产量已居世界第三位。与国外技术相比，我国碳纤维领域还存在较大差距，主要体现在高性能原材料缺乏，以碳纤维为代表的高性能增强材料长期依赖进口，由于缺乏创新与集成和应用领域的拓展，极大地制约了我国碳纤维复合材料工业的发展。高速公路用超短...

2009年第 3期精细化工原料及中间体化纤园地我国碳纤维增强复合材料的总产量已居世界第三位近 20年来，碳纤维增强复合材料研究与应用受到世界各国的普遍重视，美国、日本及欧洲各国等工业发达国家均将其列入国家优先重点发展计划，我国碳纤维增强复合材料的总产量已居世界第三位。与国外技术相比，我国碳纤维领域还存在较大差距，主要体现在高性能原材料缺乏，以碳纤维为代表的高性能增强材料长期依赖进口，由于缺乏创新与集成和应用领域的拓展，极大地制约了我国碳纤维复合材料工业的发展。高速公路用超短涤纶纤维月前，“高速公路用超短涤纶纤维开发” 项目在仪化获得成功，开发出的路用超短纤维，实现了产品工业化稳定生产，形成了具有自主运作权的生产技术。沥青混凝土使用改性聚酯纤维可以大大改善沥青路面的性能，防止沥青混凝土的开裂，延长路面的使用寿命，同时可以改善高速公路等建筑物的抗我国超高分子量聚乙烯纤维的现状超高分子量聚乙烯（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（PE）纤维。 UHMWPE纤维的高相对分子质量、高度取向、分子链的高度缠结以及高结晶度等性能特点赋于材料极好的综合性能，具有密度低、模量高、耐紫外线、耐磨、抗冲击、强度高等突出性能，在现有的三大纤维材料中具有最好的性价比。 UHMWPE 纤维广泛用在军事及民用产品，例如军用防弹衣、防弹头盔、防弹冲锋舟、航空、航海、海事救援、运动器材及复合材料中，UHMWPE 纤维自问世以来，其生产基本上掌握在国外三大公司手中：荷兰 DSM、美国的 Honegwell 公司以及日本的 SANSEI 公司，由于 UHMWPE 纤维用于国防工业中，因此其生产技术被严格保密，其产品也不允许向社会主义国家出售。近年以来，在国内相关科研单位及生产商的不断努力下，我国 UHMWPE 纤维的生产技术及产量都取得了长足的进步。很多生产厂家生产的 UHMWPE纤维被广泛应用于国防产品中，并出口到国外，有的产品还取得了相当好的国际声誉。虽然 UHMWPE 具有优异的综合性能而受到人们的重视，但是仍有许多需要改进的地方。例如生产工艺复杂、生产成本高、耐蠕变性能差，纤维间的粘结性差，需要对纤维进行改性处理，耐高温性能较差等。所有这些不足之处限制了 UHMWPE纤维在军事和民用工业中的应用。 UHMWPE纤维的制备一般要经过溶解、挤出纺丝、冷却、脱溶剂、超倍拉伸等工序。溶解过程中一般需要加入少量的抗氧剂，目的是防止 PE 在高温溶解时发生降解。UHMWPE经过溶剂溶解后，通过挤出机挤出纺丝；溶液的浓度根据所送溶剂的性质而有所不同。超倍热拉伸是 UHMWPE纤维生产的关键环节，拉伸温度、拉伸倍数等将直接影响到最终产品的质量。由于 PE是非极性材料，在制成纤维以后，同其它材料复合时的粘结性很差，因此在多数情况下，UHMWPE纤维还需要进行表面处理。国外公司的 UHMWPE 纤维 45%用于防弹材料的生产，在 2007 年，世界 UHMWPE 纤维的产量约为 10kt。我国的 UHMWPE纤维的研究及生产比国外晚，在 20世纪 90年代以后逐渐形成规模化生产。关于 UHMWPE 纤维的生产技术，发达国家对我国进行技术封锁，因此现在国内 UHMWPE 纤维的生产技术基本上以国产技术为主，拥有自主知识产权。国内一般用于 UHMWPE纤维生产的树脂相对分子质量介于（2-5）×106；国外（如荷兰 DMS 公司）多在 6×106以上，有的甚至高达（7-9）×106。对纤维用 UHMWPE 的技术要求尽量做到相对分子质量分布窄，颗粒均匀且较细，适用于纤维生产的 UHMWPE应该具有以下特点：相对分子质量介于（2.5-5.0）×106、支化度低、颗粒细且均匀、能过 80- 120 目筛、溶解性能好、拉伸强度大于 45MPa，断裂伸长率大于 300%。冲击强度不小于 100MPa，颗粒均匀、蓬松、溶解性能好，堆积密度为 0.33g/cm3。国内 UHMWPE纤维的主生产厂家见表 1。表 1 国内 UHMWPE 纤维的主要生产厂家生产厂家宁波大成新材料股份有限公司北京同益中特种纤维开发有限公司湖南中泰公司山东爱地高分子材料限公司生产能力/t·a-1 1500 400 1500 3000 2007 年产量/t 860 1000 （江文） 41- -

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