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UHMWPE纤维的制备及应用领域

唐进单

【摘要】高强高模聚乙烯(UHMWPE)是目前世界上三大高性能材料之一,在我国航天航空、事、工业建筑等重要领域均发挥着重要的作用.主要介绍了UHMWPE纤维的优良性能特点,制备方法、应用领域以及国内外进呈现状.

【期刊名称】《化纤与纺织技术》

【年(卷),期】2023(047)003

【总页数】5页(P23-27)

【关键词】高强高模聚乙烯;制备方法;应用领域;进呈现状

【作者】唐进单

【作者单位】江西服装学院,江西南昌330201

【正文语种】中文

【中图分类】TS176.5

前言

UHMWPE又称高强高模聚乙烯，是目前世界上高性能材料之一，由于其耐腐蚀、耐磨损、密度小等综合优异性能，目前被用于军用防护材料、军用机械材料、航空航天飞机装置等军事领域。高性能纤维的进展是奠定一个国家军事装备的根底，材料的先进才能引领军事技术的先进，成为了建设现代化强国的重要物质根底，在世界范围内军事材料领域中占有举足轻重的地位。

UHMWPE纤维的性能

UHMWPE纤维具有综合性能优异，其相对密度较小，能够浮于水面。并且UHMWPE纤维是目前世界上强度最大的纤维，相对于钢材来说，UHMWPE纤维是优质钢材强度的十几倍。除此之外，UHMWPE纤维还具有耐腐蚀性能强、耐化学物质、耐磨损等性能，综合其性能来看，UHMWPE纤维在我国很多重要领域均发挥着重要的作用。

优良的力学性能

表1UHMWPE纤维与常见纤维的比抗张强度、比抗张模量和断裂伸长率的比较纤维密度/〔g·cm-3〕抗张强度/GPa初始模量/GPa比强度比模量断裂伸长

/%UHMWPE0.974.001654.12170≤5.O常规PE0.940.778.640.479.2

≤20高强聚酯1.380.8619.590.6214.2≤13高强聚酰胺1.140.855.200.75

4.6≤20聚丙烯0.900.799.650.8810.7≤20高强PVA1.322.1046.01.59

34.9≤4.9钢丝7.861.702100.2226.7≤1.1PPTA2.902.901321.8691.7

≤2.5PBO5.505.502803.46176.1≤2.5聚芳酯1.424.101342.8994.4≤3.0

碳纤维1.782.102301.18129.2≤1.4

由表1可知UHMWPE纤维密度相对于其他高性能纤维来说仅次于常规PE纤维和聚丙烯纤维，是防弹材料中密度最小的优化纤维材料，在保证具有较好防弹性能的同时能够减轻材料本身重量到达轻松的效果。

抗张强度相对于其他几项性能来说，仅次于PBO和聚芳酯纤维，相对于聚芳酯纤维来说也只相差了0.1的差距，可知UHMWPE的抗张强度优良。

初始模量相对于其他纤维仅次于PBO和碳纤维，说明纤维在外力作用时的抵抗破坏张力相对较好，不简洁发生形变。是一种超高比强度、比模量的特性纤维，在防弹材料中发挥着巨大的作用。

综合这些性能说明UHMWPE纤维具有优异的力学性能，被称为“纤维之王”，

使得UHMWPE纤维在我国多个重要领域均发挥着巨大的作用。

电绝缘性能

UHMWPE纤维反射雷达波现象很少，具有高效传导的效率，增加复合材料的介电常数。虽然在其他材料中聚乙烯的介电常数和损耗值是最少的，但综合各方面性能参数来说，UHMWPE纤维具有传统聚乙烯纤维达不到的性能，相对于一般材料效果更好，是作为雷达罩的首选材料，具有优质轻松的效果。

耐气候性和耐磨性

UHMWPE纤维耐气候性能优良，经过长时间的光照条件和恶劣环境下能够保持原有高性能不变；同时在高性能材料中UHMWPE纤维耐磨性和抗弯疲乏性比芳纶纤维要高，所以该纤维的耐磨性相对于其他高性能纤维较好，由于其具有高耐磨性又加上其易加工的性能，使其在工业领域具有较好的应用前景。

耐化学腐蚀性能

UHMWPE纤维内部构造比较严密，正是由于该纤维内局部子链结晶度和取向度较高，致使该纤维具有极强的化学惰性[1]。所以纤维在酸碱状态下或者是高温低温的状态下，能长时间保持原有性能不变，在环境恶劣的条件下照旧能够适应并且发挥其价值。

自润滑性能

由表2得知UHMWPE材料就其他工程材料相比，UHMWPE具有极低的摩擦因数，摩擦因素较低使得纤维本身自润滑性能较好，在没有润滑剂的条件下是塑料材料中最好的材料，所以使得UHMWPE材料在工程中应用广泛，具有极高的使用价值。UHMWPE纤维运用于机械中在运转状态下，比较传统的钢铁以及黄