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1、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）1.特性●20世纪90年代初出现的第三代高强高模纤维。●相对分子质量为100～600万,●分子形状为具有方向性线型伸直链结构,●取向度接近100%,●强度是当今纤维之最,相当于优质钢材的15倍左右,比碳纤维大2倍,比芳纶纤维大40%,●密度为0.97g/cm3,是唯一能够浮在水面上的高性能纤维,是芳纶的2/3，是碳纤维的1/2.●还具有耐紫外线辐射、耐化学腐蚀、比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高、摩擦系数低及突出的抗冲击、抗切割等优异性能。2.发展及现状1979年荷兰DSM公司采用凝胶纺丝与超倍拉伸方法在实验室
2、制得了高强高模UHMWPE纤维，1990年实现工业化生产。日本东洋纺公司于1991年根据DSM的专利技术建厂，市场和产能不断扩大。美国联合信号公司1995年开发成功Spectra纤维，模量较高，1998年产能翻番。日本三井石化公司效率高，但残余溶剂难以彻底萃取掉，蠕变较大，市场竞争力不强。我国已有两家企业可生产出强度高于35cN/dtex的品种，产能也日益提高，市场前景十分广阔。3.应用及发展前景（1）应用宇航，航天，航空，战争装备等：航天航空结构件、雷达罩、运钞车防弹装甲、直升机防弹装甲；织物防护系列：软质防弹服、防刺衣、轻质防弹头盔、防护手套、防切
3、割用品；绳缆索网线类：舰艇及远洋船舶缆绳、轻质高压容器、深海抗风浪网箱、渔网、赛艇、帆船、滑雪撬等的理想材料。无纺织物类：防弹背心复合材料类：环氧树脂是纤维增强高聚物复合材料的主要基体材料，也是超高模聚乙烯纤维增强复合材料的重要基体。聚乙烯基UHMWPE纤维增强复合材料（2）前景及研究方向由于UHMWPE纤维性能优异,应用潜力巨大,受到了国内外的普遍关注。UHMWPE纤维今后研究及应用的发展趋势为:继续研究新的纺丝方法,提高生产效率,降低成本;提高UHMWPE纤维的结晶度和取向度,提高力学性能;继续研究切实可行的表面处理方法,降低蠕变性能,扩大UHMW
4、PE纤维在航空航天、光缆增强纤维、复合材料、耐压容器等方面的应用。总之,UHMWPE纤维是很有发展及应用潜力的高科技纤维,加强这方面的研究工作,开创属于我们自己知识产权的新技术、新成果,必将对我国的国防及经济建设等方面作出大的贡献。4.制备聚乙烯是柔性链半结晶的高聚物，而且是层晶结构，可以通过高拉伸率的凝胶纺丝法或挤拉法纺丝，由于聚乙烯无庞大侧基，结晶度好，能进行高倍拉伸，可制成有序取向伸直链的高模聚乙烯纤维。原料：高分子量线性聚乙烯制备方法：凝胶法（溶液纺丝）熔融纺丝法关键技术：高倍拉伸橡胶弹性理论：交联点之间的统计链节数越大，可拉伸倍数越大。要求：
5、降低分子之间的缠结点密度凝胶纺丝-超倍拉伸法原理：把超高分子量的聚乙烯(PE)溶解于溶剂（十氢化萘等）制成浓度为2%～10%的纺丝液,从喷丝孔喷出,低温下凝固成含有大量溶剂的凝胶状丝条,被形象的称作凝胶纺丝,再对凝胶状丝条除去溶剂后进行超倍热拉伸,得到了高强高模PE纤维。目的：在于使相互缠结的UHMWPE分子在溶剂中舒展解缠,纺成直径为几个厘米的凝胶状丝条,分子的这种舒展解缠状态在凝胶状丝条中得以保持,然后经过数百倍的多级拉伸得到纤度为200dtex～5000dtex的高强高模UHMWPE纤维。从微观结构上看超倍拉伸后的纤维大分子沿纤维轴方向得到了充分
6、的舒展和伸直,取向度和结晶度显著提高,大分子的末端数少,从而实现了UHMWPE纤维的高强高模。凝胶法所选溶剂：十氢化萘溶剂矿物油溶剂石蜡溶剂乳化混合油剂煤油、汽油等溶剂采用干湿法，即原液自喷丝孔喷出以后，先经过一段几厘米的空气层，在进入凝固浴冷却成型。影响纺丝成型的因素：溶液的浓度：溶液太稀，虽然大分子间缠结少，易保持原有形态，但拉伸速度很慢，不利于伸展；浓度较大，缠结点太多，同样无法达到高倍拉伸的目的因此适宜的浓度：半稀状态，一般为0.2%--10%左右。超倍拉伸：在拉伸初始阶段，高聚物的结晶层破坏成为小结晶块，它们沿着拉伸方向与无定形区交替形成微纤
7、维，在原结构中连结着不同层晶的连结分子，变为晶块间的连结分子，位于微纤维的边界层。进一步拉伸时，微纤维产生剪切变形，同时完全伸直的连结分子数增加，在较高的拉伸温度下，排列整齐的连结分子，可能结晶化为长的伸直链结晶。它的分子结构是具有-c—c-主链化学键，主键间具有很高的结合强度。分子的取向程度控制HMPE纤维的模量。在拉伸初期结晶度随拉伸倍数的增加呈直线上升，当拉伸倍数达到一定值时，随拉伸倍数的增加，结晶度增长减慢并趋于平衡。取向度与结晶度相似，在拉伸初期，取向度迅速提高，对提高纤维的强度和模量起主要作用，但是达到一定拉伸倍数时，取向度趋于平衡值，但纤
8、维的强度仍在提高，这可能是由于取向度不变，而晶区与非情趣的序态结构更完整所致。提高超高倍拉伸的
