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高强高膜聚乙烯纤维的性能及其应用

摘要：高强高模聚乙烯纤维是新兴的高分子纤维，与碳纤维、芳伦并列为三大高性

能纤维，其性能优异，已在广泛应用于各个领域。对此，本文对该纤维进行介绍，了高

强聚乙烯纤维的性能及其应用发展。

1高强高膜聚氯乙烯纤维的定义

高强高模聚乙烯纤维(也称为超高分子量聚乙烯纤维，英文UltraHighMolecular

WeightPolyethyleneFiber，简称UHMWPE)，是上世纪80年代初研制成功的高性能有

机纤维，它是当今世界三大高科技纤维（碳纤维、芳伦、高强高模聚乙烯纤维）之一，

是一种具有高度取向直链结构的纤维。

2.高强高膜聚乙烯纤维生产工艺方法

UHMWPE纤维的生产采用凝胶纺丝(又称冻胶纺丝)方法进行。现有的生产工艺可

以分为两大类,一类以DSM和东洋纺为代表的干法纺丝法,另一类以Honeywell为代

表的湿法纺丝法。两者的主要区别是采用了不同的溶剂和后续工艺。DSM工艺采用十

氢萘溶剂。十氢萘易挥发,可以采用干法纺丝,省去了其后的萃取工段;Honeywell采用

石蜡油溶剂,需要后续的萃取工段,用第2溶剂(萃取剂)将第1溶剂萃取出来。Honey

well等公司采用的石蜡油(paraffinoil),又称矿物油(mineraloil)或者白油(whiteoil)。

一般为沸点高于350的烃类混合物。国内现有的生产厂家大多数都采用石蜡油为溶剂的

湿法纺丝工艺。

3.高强高膜聚乙烯纤维的性能

超高分子聚乙烯纤维具有高取向度，高结晶度，微纤沿拉伸方向排列规整度高，使

用电子显微镜还能够观察到“串晶”结构。这些结构赋予其良好的机械性能:沿纤维轴向方

向，纤维具有很高的耐拉伸性，比强度，比模量都较高;即使在很低的温度下，该纤维

仍能够保持柔软，有研究表明，即使在－150℃的条件下，纤维也无脆化点。

3.1耐高能辐射性能

超高分子量聚乙烯纤维在受到高能辐射，如电子射线或γ射线的照射时，分子链会

发生断裂，纤维强度会降低。研究表明当吸收剂量达到1×102kJ/kg时，会对纤维的

性能发生显著的影响。但当吸收剂量高达3×106kJ/kg时，纤维还可以保持可用的强

度。在正常生产和储存期间无需对日照进行特殊防备。

3.2耐化学性能

由于聚乙烯结构中不含有任何羟基，芳香环等能够易与接触物质发生反应的基团，

而且经过超倍拉伸后，超高分子量聚乙烯纤维具有较为致密规整的内部结构，这些特点

使超高分子量聚乙烯纤维非常耐受化学试剂的腐蚀，对于常见的酸碱腐蚀，耐受性明显

高于同为高性能纤维的芳香族纤维。但受制于聚烯烃结构的特点，超高分子量聚乙烯纤

维对氧化较为敏感，在强氧化作用下，会很快的失去强力。但是在正常的空气环境中，

纤维能够稳定的存在很多年。

3.3耐疲劳性

在绳索应用领域，耐疲劳性是一项重要的质量指标。通常绳索使用的材料为涤纶和

锦纶，与它们相比，超高分子量聚乙烯纤维不仅强度高、模量量，还有着良好的抗弯曲

疲劳能力，具有长挠曲寿命，这与其低压缩屈服应力有关。因为聚乙烯的自润滑性，超

高分子量聚乙烯纤维制成的绳索也具有很好的耐磨性能

4．高强高膜聚乙烯纤维的主要用途

4.1绳缆

由于超高分子量聚乙烯纤维高强力，高模量，耐腐蚀，耐磨损，耐光照，柔韧

性好，其用于制作绳索是一种非常优秀的材料。因为其密度为0.98g/cm3，能够漂

浮在水上，在水中的自由断裂长度为无限长，因此尤其适用于海洋用绳。随着我国

经济发展水平的提高，高性能船用绳缆必将逐步替代现有普通船缆。在许多低温应

用领域，如航天降落伞，飞机悬吊重物的绳索，高空气球的吊索等，超高分子量聚

乙烯纤维绳缆也是首选。

4.2安全防护

超高分子量聚乙烯纤维与树脂复合材料的抗冲击韧性非常好，具有较强的比冲

击吸收能量，分别是玻璃纤维复合材料、芳纶及碳纤维的1.8倍、2.6倍及3倍。

因此该种复合材料在防冲击吸能领域具有非常好的应用。例如用于防弹的避弹衣、

头盔、复合装甲等;用于安全生产的防切割手套，护具，防冲击板材等;用于高危环

境下的防冲击护具，如警用防刺服，矿工防砸头盔等。随着世界热点地区的紧张局

势加剧及该纤维生产生产成本下降，民间消费水平的提高，该纤维在防冲击吸能领

域有着非常好的发展前景。

4.3渔业

目前，合成纤维已成为制作渔网的最普遍的材料。在网线