超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是20世紀(jì)80年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的高性能纖維,又稱高強(qiáng)高模量聚乙烯纖維。UHMWPE纖維具備高相對(duì)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(diǎn),具有密度低、模量高耐紫外線、耐磨、抗沖擊、強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì),性價(jià)比極高。
UHMWPE纖維在國際上已成為21世紀(jì)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(diǎn)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(dòng)防護(hù)等。日本主要用于勞動(dòng)防護(hù)、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(shì),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(jī)/坦克/運(yùn)鈔車和艦船的裝甲防護(hù)(防彈)板、雷達(dá)的防護(hù)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(hù)用品的使用溫度可低至零下150℃,而芳綸在零下30℃就會(huì)失去防彈性能,因此在高寒地區(qū),UHMWPE纖維產(chǎn)品是防護(hù)用品的首選,現(xiàn)已占領(lǐng)美國防彈背心市場(chǎng)。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(qiáng)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(duì)UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)的需求驅(qū)動(dòng)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(qiáng)和抗沖擊性能好,適用于制造各種飛機(jī)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(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)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(jī)著陸的減速降落傘和飛機(jī)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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