超高分子量聚乙烯纤维被称为“21世纪的神奇塑料”

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发布时间：2021-10-21 08:19
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超高分子量聚乙烯纤维，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维，被称为“21世纪的神奇塑料”。

被广泛应用

超高分子量聚乙烯可以进一步制成超高分子量聚乙烯纤维，于上个世纪70年代由荷兰的帝斯曼公司最先研制成功，它是比强度和比模量最高的纤维之一。

超高分子量聚乙烯纤维具有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。

国防方面

由于该纤维的耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料，如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣、防刺衣、盾牌等，其中以防弹衣的应用最为引人注目。它具有轻柔的优点，防弹效果优于芳纶，现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维。另外超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值 U/p是钢的10倍，是玻璃纤维和芳纶的2倍多。国外用该纤维增强的树脂复合材料制成的防弹、防暴头盔已成为钢盔和芳纶增强的复合材料头盔的替代品。

航空方面

在航天工程中，由于该纤维复合材料轻质高强和抗冲击性能好，适用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构和浮标飞机等。该纤维也可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。

民用方面

(1)绳索、缆绳方面的应用：用该纤维制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，是该纤维的最初用途。普遍用于负力绳索、重载绳索、救捞绳、拖拽绳、帆船索和钓鱼线等。该纤维制成的绳索，在自重下的断裂长度是钢绳的8倍，是芳纶的2倍。该绳索用于超级油轮、海洋操作平台、灯塔等的固定锚绳，解决了以往使用钢缆遇到的锈蚀和尼龙、聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解、紫外降解等引起缆绳强度降低和断裂，需经常进行更换的问题。

(2)体育器材用品：在体育用品上已经制成安全帽、滑雪板、帆轮板、钓竿、球拍及自行车、滑翔板、超轻量飞机零部件等，其性能较传统材料为好。

(3)用作生物材料：该纤维增强复合材料用于牙托材料、医用移植物和整形缝合等方面，它的生物相容性和耐久性都较好，并具有高的稳定性，不会引起过敏，已作临床应用。还用于医用手套和其他医疗措施等方面。

(4)工业上，该纤维及其复合材料可用作耐压容器、传送带、过滤材料、汽车缓冲板等；建筑方面可以用作墙体、隔板结构等，用它作增强水泥复合材料可以改善水泥的韧度，提高其抗冲击性能。

用途：防弹背心和头盔、轻质装甲、船帆、缆绳、光缆补强体降落伞和滤材等。

全球市场供不应求

目前超高分子量聚乙烯纤维以应用在防弹衣和武器装备为主，消费占比达到65%。

超高分子量聚乙烯纤维的耐冲击性要好于芳纶纤维，在单兵防弹装备和大型作战平台防弹装甲领域是芳纶纤维的有力竞争对手。同时它也被用于运钞车装甲、装甲车装甲等武器装备制造。

2017年超高分子量聚乙烯纤维的全球需求量达到5万吨，欧美地区主要将超高分子量聚乙烯纤维应用在防弹衣和防弹头盔等领域，需求量最大。日本主要应用在缆绳、渔网、防护用具上。旺盛的市场需求拉动超高分子量聚乙烯纤维的全球销售额超过160亿美元。

目前的全球超高分子量聚乙烯纤维主要生产企业包括荷兰帝斯曼、美国霍尼韦尔和日本东洋纺三家，总产能约为4.3万吨/年，超高分子量聚乙烯纤维全球市场呈现供不应求的局面，预计未来5-10年需求量将持续增长，可达到6-10万吨/年。

我国正处于快速发展阶段

我国的超高分子量聚乙烯纤维产业化起步晚，上世纪80年代才开始进行相研究，但发展较快，主要体现在以下三个方面：

1.技术方面

中国纺织科学研究院、盐城超强高分子材料工程技术研究所、天津工业大学、东华大学等科研院所和高效先后进行了一系列技术突破，开发了高浓度原液纺丝技术。继美国、荷兰之后，我国成为世界上第三个拥有自主知识产权生产超高分子聚乙烯纤维的国家。

2.产能方面

中国超高分子量聚乙烯纤维产业自2000年后发展十分迅速，目前我国已经有30家超高分子量聚乙烯纤维生产企业，总产能2.25万吨/年，全球总产能的53%在中国，目前有十家企业年产能超过1000吨，其中最大的北京同益中特种纤维技术开发有限公司，产能达3500吨/年。

3.市场需求

目前，我国超高分子量聚乙烯纤维主要生产企业已近20家，主要有北京同益中特种纤维技术开发有限公司、湖南中泰特种装备有限责任公司、江苏九九久科技股份有限公司、江苏锵尼玛新材料有限公司、中国石化仪征化纤股份有限公司、宁波大成新材料股份科技有限公司、浙江千禧龙纤特种纤维股份有限公司、山东爱地高分子材料有限公司、上海斯瑞聚合体科技有限公司。