高强高模聚乙烯纤维的发展与应用

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1、高强高模聚乙烯纤维的发展与应用时间：2007-11-3008:46:56来源：本网【关闭】【正文】　　20世纪70年代以来，尤其是近十年以来，国内外关注新型化纤材料的研发，主要集中在“三高”上，即高性能、高感性、高功能纤维。高性能纤维指强度大于17.8cN/dtex（20g/d）、模量在445cN/dtex（500g/d）以上的特种纤维。　　高性能纤维分有机纤维和无机纤维两种，有机纤维主要有对位芳纶（聚对苯二甲酰对苯二胺，芳纶1414，商品名Kevlar），间位芳纶（聚间苯二甲酰间苯二胺，芳纶1313，商品名Nomex）；超高分子量

2、的高强高模量聚乙烯；聚苯并双恶唑（PBO）高强高模量聚乙烯醇等。无机纤维主要是碳纤维。　　1、继碳纤维、芳纶之后的第三代高性能纤维　　高强高模聚乙烯纤维即超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE），是以超高分子量聚乙烯为原料，将其溶解于一种特殊的溶剂中，再由喷丝孔喷出成丝。在溶解的过程中，原先相互缠绕呈无序排列的大分子逐渐被解缠，并保持到冻胶原丝中。在随后的纤维拉伸过程中，聚乙烯高分子达到了极高的取向度和结晶度，从而赋予纤维以高强力和高模量。国际上关于高强高模聚乙烯纤维的基础理论早在上世纪30年代就已提出，然而几乎经历了近半个世纪才发明这

3、种纤维及凝胶纺丝法的生产工艺，被称为化学纤维的第二次飞跃，是柔性链高分子成为高强纤维的典型例子。　　UHMWPE的比重是所有高性能纤维中最小的（小于1），是唯一能够浮在水面上的高性能纤维，还由于分子量极高，主链结合好，取向度、结晶度高而具有最高的比强度（强度与重量之比），即相同重量下的强度是钢丝绳的15倍，比芳纶高40%，是普通化学纤维的10倍；其模量为1000-l100g/d，仅次于特级碳纤维而优于芳纶；该纤维不仅断裂伸长低、断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，故具有突出的抗冲击和抗切割韧性；而且该纤维不含易与化学药剂反应的化学基

4、团，能抗紫外线和耐各种化学腐蚀。如此突出的性能使其成为碳纤维、芳纶之后的第三代高性能特种纤维。　　2、国家鼓励发展的特种纤维品种之一　　因为国外技术的垄断及国内研发水平的落后，国内高强PE纤维经过多年的发展虽然已经具备了初步的市场竞争力，但产业化进程相当慢，为此，化纤行业协会已经将超过分子量聚乙烯纤维和碳纤维、芳纶、PBO、光导纤维等高技术纤维生产技术列入国家鼓励引进技术目录，并列为化纤行业“十一五”期间的发展重点。包括高强PE在内的特种纤维将面临非常好的发展环境和政策支持。　　3、国内外生产状况　　从1979年荷兰DSM公司申请第

5、一份有关高强高模聚乙烯纤维的专利到现在不到30年，加之主要公司的专利垄断和技术限制，该纤维的发展才刚刚起步，目前世界上拥有独立自主产权并能够工业化生产UHMWPE纤维的国家及企业只有荷兰DSM公司（商品名Dyneema）、美国Honeywell公司（商品名Spectra）、日本的东洋纺（DSM的合资企业）和中国的宁波大成（商品名“强纶”）、中纺投资（商品名“孚泰”）及湖南中泰。目前全世界产量仅8000吨，中国的产量约1000余吨。今年将有DSM、中纺投资等公司的扩产，预计全球UHMWPE产能将超过10000吨。　　（1）国外生产状况

6、　　荷兰国有能源化学公司（DutchStateMines，DSM）是荷兰三大化工公司之一，其于1979年发表第一份关于高强高模聚乙烯纤维的专利，之后在荷兰Heerlen地区建成5套纺纱生产线和一套UD（单取向高强高模聚乙烯纤维预浸材料，为弹道用片材）生产线，成为首家将该种纤维工业化生产企业。2004年5月份，该公司在因反恐而需求旺盛的美国北卡罗来纳州Greenvill新建的一条Dyneema纱生产线、两条UD生产线投产，使其Dyneema生产能力扩大40%到4500吨／年、DyneemaUD材料的生产能力翻一番达到2000吨／年。今

7、年1月份，DSM宣布第三次扩产计划，以数千万美元的投资扩大美国北卡的Dyneema生产能力并于年内投产。新计划完成后，将使纤维生产线总数达到9条，在全球Dyneema纤维生产量将提高约18%，达到4700吨／年，单向（UD）防弹板的生产量将提高25%，达到2500吨／年。　　美国Honeywell（霍尼威尔）是一家全球年销售额260亿美元、在技术和制造方面占世界领先地位的多元化跨国公司，是世界五百强企业之一。霍尼韦尔特殊材料集团就是其下属的年销售额40亿美元的战略业务集团，为全球客户提供高性能专业材料，公司于20世纪80年代中期开发

8、成功高强高模聚乙烯纤维，商品名Specra，其市场售价稍高于杜邦公司Kevlar产品。2001年以后，该公司也不断的扩产，目前的Specra产能在3000吨左右。　　（2）国内生产状况　　宁波大成新材料股份公司前身是宁波大成化纤集团公