摘要

超高分子量聚乙烯纖維是世界三大高性能纖維之一，因為它的化學性能和物理機械性能極具優(yōu)勢，在很多領(lǐng)域廣泛使用，比如：軍事上、工業(yè)上、航海上、航空航天上等。同時超高分子量聚乙烯纖維是我國要重點發(fā)展的高科技項目，也是我國極力發(fā)展的特種纖維之一。本文綜合闡述了什么是超高分子量聚乙烯纖維，超高分子量聚乙烯纖維的發(fā)展歷程、性能和應(yīng)用，并對它的發(fā)展前景進行了預估。

關(guān)鍵詞：超高分子量聚乙烯纖維；性能；應(yīng)用

超高分子量聚乙烯纖維作為我國新型高性能纖維，因為具有高強度、高模量、低斷裂伸長率等優(yōu)良的力學性能，優(yōu)良的耐沖擊性能、耐化學腐蝕性能等優(yōu)良性能，使超高分子量聚乙烯纖維應(yīng)用在我國的各個領(lǐng)域，且具有良好的發(fā)展前景。

1.什么是超高分子量聚乙烯纖維

超高分子量聚乙烯纖維簡稱UHMWPE纖維，別名又叫做高強高模聚乙烯纖維，是分子量150萬以上的無支鏈的線性聚乙烯。它和碳纖維、芳綸合稱為“世界三大高科技纖維”。它是將分子量在100萬以上的聚乙烯進行紡絲和高倍牽伸而制成的纖維。

超高分子量聚乙烯纖維是世界上最堅強有韌性的纖維。用俗話說就是：“輕薄如紙，堅硬如鋼”，強度是鋼鐵的15倍，是目前制造防彈衣的主要材料。

2.超高分子量聚乙烯纖維的發(fā)展歷程

超分子量聚乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，上世紀30年代有人最早地提出了有關(guān)于超高分子量聚乙烯纖維的基礎(chǔ)理論；凝膠紡絲法和增塑紡絲法的出現(xiàn)使超高分子量聚乙烯在技術(shù)攻關(guān)上取得了極大的突破；

上世紀70年代，英國利茲大學的Capaccio和Ward首先研發(fā)分子量為10萬的高分子量聚乙烯纖維成功，使超高分子量聚乙烯纖維取得了階段性的進步；

1964年中國研制超高分子量聚乙烯纖維成功并將其投入到工業(yè)生產(chǎn)中；

1 9 7 5 年， 荷 蘭 利 用 十 氫 萘 做 溶 劑 研 發(fā) 了 凝 膠 紡絲 法(Gelspinning)，成功制作出超高分子量聚乙烯纖維，并在1979年發(fā)明高強聚乙烯纖維的有效方法，具有工業(yè)化前途；

1983年日本采用凝膠擠壓超倍拉伸法，以石蠟作溶劑，生產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維；

2001年中國科學技術(shù)部國科計字(2000)056號文件將超高分子量聚乙烯纖維作為國家科技重點發(fā)展的高科技項目。超高分子量聚乙烯纖維屬于化工類新材料、新產(chǎn)品。而且被國家計委科技部列為國家科技成果重點發(fā)展計劃。

3.超高分子量聚乙烯纖維的優(yōu)良性能

超高分子量聚乙烯纖維具有很多優(yōu)良的性能，例如：優(yōu)良的力學性能、優(yōu)良的耐沖擊性能、優(yōu)良的耐磨性能、耐化學腐蝕性能、優(yōu)良的耐光性能等等。

(1) 超高分子量聚乙烯纖維優(yōu)良的力學性能

超高分子量聚乙烯纖維具有優(yōu)良的力學性能，在線性密度相同的情況下，超高分子量聚乙烯纖維抵抗拉伸的強度是鋼絲繩的15倍。比同為“世界三大高科技纖維”之一的芳綸高百分之四十，比優(yōu)質(zhì)鋼纖維和普通的化學纖維高10倍。與鋼、E玻璃、尼龍、聚烯胺、碳纖維和硼纖維相比，其強度和模量比這些纖維都高，在相同質(zhì)量的材料中強度最高。

(2) 超高分子量聚乙烯纖維優(yōu)良的耐沖擊性能

超高分子量聚乙烯纖維具有優(yōu)良的耐沖擊性能，它在變形和塑形過程中的吸收能量的能力和抵抗沖擊的能力比同為“世界三大高科技纖維”的芳綸纖維、碳纖維都高。與聚酰胺、芳族聚酰胺、E玻璃纖維、碳纖維、芳綸相比，超高分子量聚乙烯纖維比沖擊總吸收能量還要高。

(3) 超高分子量聚乙烯纖維優(yōu)良的耐磨性能

一般來說，材料的模量越大，耐磨性能就會越低，但是對于超高分子量聚乙烯纖維來說，正好相反。因為超高分子量聚乙烯纖維具有較低的摩擦系數(shù)，所以模量越大，其耐磨性能越高。將超高分子量聚乙烯纖維與碳纖維、芳綸纖維的增強塑料摩擦系數(shù)比較，超高分子量聚乙烯纖維的耐磨性和彎曲疲勞度遠遠高于碳纖維和芳綸纖維。所以它的耐磨性能比其他高性能纖維更加優(yōu)良。還由于它的耐磨，耐彎曲性能優(yōu)越，所以它的加工性能也比較優(yōu)越，容易制作成為其他復合材料和織物。

(4) 超高分子量聚乙烯纖維耐化學腐蝕性

超高分子量聚乙烯纖維化學結(jié)構(gòu)比較單一，化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，而且它具有高度結(jié)晶的結(jié)構(gòu)取向，使得其在強酸和強堿中不易于受到活性基因的攻擊，能夠保持它原有的化學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。所以，大部分的化學物質(zhì)都不容易腐蝕它，只有極少數(shù)的有機溶液可以將它輕度溶脹，而且它的力學性能損失小于百分之十。將超高分子量聚乙烯纖維和芳綸纖維進行在不同化學品介質(zhì)中的強度保留率進行比較。超高分子量聚乙烯纖維的耐腐蝕性能明顯高于芳綸纖維，它在酸、堿、鹽中的性質(zhì)結(jié)構(gòu)特別穩(wěn)定，只有在次氯酸鈉溶液中強度有所損失。

(5) 超高分子量聚乙烯纖維良好的耐光性能

因為超高分子量聚乙烯纖維的化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以它的耐光性也是高科技纖維中最優(yōu)越的。芳綸纖維不耐紫外線，只有在避免陽光直接照射的情況下使用。將超高分子量聚乙烯纖維與尼龍、高模量和低模量的芳酰胺進行對比，超高分子量聚乙烯纖維的強度保留率明顯高于其他纖維。

(6) 超高分子量聚乙烯纖維的其他性能

超高分子量聚乙烯纖維還具有良好的疏水性能、耐水耐濕性能，電絕緣性能和較長的曲折壽命。其耐水和耐低溫性能突出，比重較小，是唯一能漂浮在水上的高科技纖維，還是一種比較理想的低溫材料。

但是它也有其缺點，就是熔點較低。在對其加工過程中溫度不能超過130℃，否則就會因為超高分子量聚乙烯纖維之間分子鏈間作用力較弱的原因，使其發(fā)生蠕變現(xiàn)象，減短使用壽命。超高分子量聚乙烯纖維上不存在染基團，使其浸潤性差，染料很難滲透到纖維內(nèi)部，導致它的染色性差，這些缺點影響了它的應(yīng)用領(lǐng)域的范圍。

4.超高分子量聚乙烯纖維的發(fā)展前景和應(yīng)用領(lǐng)域

超高分子量聚乙烯纖維是強度最高的化學纖維，目前已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn)。因具有優(yōu)越的力學、耐腐蝕、耐磨、耐光等性能，提高了設(shè)備的使用壽命，提高了設(shè)備的性價比等，超高分子量聚乙烯纖維以然成為新時代迅猛發(fā)現(xiàn)的高新技術(shù)材料。廣泛應(yīng)用于安全防護、航空、航天、航海、電子、兵器、造船、建材、體育、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。

在體育用品中，將其制作成為安全帽、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；

在航天工程中，由于其比重小和抗沖擊性能好，適用于各種飛機的翼尖結(jié)構(gòu)、飛船結(jié)構(gòu)和浮標飛機等。也能用來作為航天飛機著陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索；

在醫(yī)學方面，被用于牙托材料、醫(yī)用移植物和整形縫合等方面，它不會引起過敏，已經(jīng)被作為臨床應(yīng)用。還用于醫(yī)用手套和其他醫(yī)療措施等方面。

5.總結(jié)

經(jīng)過我國一代又一代人對高科技材料的探索，終于將超高分子量聚乙烯纖維納入我國的知識產(chǎn)權(quán)之中。超高分子量聚乙烯纖維因其優(yōu)良的各種性能，使其在目前處于纖維中的不敗地位，被應(yīng)用到我國的國防、醫(yī)療、航天、航空和航海等多個領(lǐng)域。

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