异军突起的PE材料人体防护装备

张亦驰

最近有关中美单兵装备的话题在网络上被炒得火热。这其中，有关防弹衣的问题更是引发广泛关注。此外，前段时间还发生穿防弹衣协助警察抓捕嫌犯的开锁匠遭枪击不幸身亡、而未穿防弹衣的警察遭遇多发子弹贯通伤却生存的事件，这些都引发了大家对人体防护装备的兴趣。珠海航展上，上海斯瑞科技有限公司展出了多种PE材质的人体防护和装备防护装甲。怀着一系列问题，笔者采访了该公司CEO、高级工程师辛志荣和副总经理、高级工程师廖振魁。

记者（以下简称“记”）：最近几年，笔者参加防务展发现，各种PE材质的防护装备大量涌现，大有代替芳纶的趋势。请介绍一下PE纤维的发展历程，以及和芳纶相比，PE在价格、工艺、防护性能指标方面有什么优缺点？各国使用的情况如何？

辛志荣（以下简称“辛”）：PE纤维是超高分子量聚乙烯纤维（Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber，缩写为UHMWPE）的简称，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、芳纶、PE纤维）之一。该纤维有非常广泛的用途，其中之一是用作防护材料。我国上世纪90年代成功研发具有自主知识产权的PE纤维，国产PE纤维被称之为“争气纤维”，是国人引以为豪的高性能有机纤维。这是因为在所有高性能纤维中只有国产PE纤维达到了国际上的最高水平。现在是中国、美国、荷兰三国产品三分天下，中国的PE纤维性能、质量并不输它国。

廖振魁（以下简称“廖”）：芳纶纤维在PE纤维问世前，的确是最好的高性能有机纤维，广泛应用在各行各业，其中在装甲、防护领域应用的也最为广泛。但该纤维及其产品有两大致命的死穴，其一是“见光死”，即遇紫外线会光降解；其二是“遇水亡”，即便是在干燥的空气中也吸收水分并产生水解。该两大特性使得芳纶的耐候性差、寿命短，限制了其在防护领域的深层次使用。

而PE纤维具有很高的轴向比拉伸强度和刚度，比强度在所有纤维材料中是最高的一种，比模量仅次于高模量碳纤维，比能量吸收性能在所有纤维中是最高的，耐低温、耐紫外光性能极佳，耐水性能极佳，水对PE纤维无任何侵蚀作用。

PE（聚乙烯——是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂）和我们的生活息息相关，我们家用的食品保鲜膜和袋便是聚乙烯制作的，家用的PE树脂其分子量远不如我们这里所说的PE纤维树脂，但其耐候性是一致的。从上世纪80、90年代过来的中国人都知道，当时“白色污染”遍及全国，如铁路、公路路边都是丢弃的塑料袋，树枝上到处都飘挂着塑料膜，此塑料就是PE。被丢弃的PE因其在大气的环境下100年都不降解，而被称之为“白色污染”。生活中的PE不降解、污染环境是坏事，但也恰恰说明其耐候性好、寿命长。

辛：基本上，芳纶的缺点都变成了PE纤维的优点了，而芳纶的优点在PE纤维上变得更为优秀，因此PE纤维在防护领域取代芳纶是必然的趋势。单从防弹能力来看，芳纶纤维在防低速弹方面还具备较强的性能，但PE纤维也高出芳纶30%左右；在防高速弹方面，PE纤维的性能是芳纶的1.5～2倍。当然，PE纤维也有其致命的问题，即耐温等级远不如芳纶纤维，PE纤维防护产品的使用温度在70℃以内（该温度能满足人体和装备的要求，即耐温55℃），超过此温度性能下降很快，到150℃以上PE纤维会熔化，而防弹芳纶现阶段最大的优势就是它的耐温性能；在成本价格上，芳纶和PE纤维处于同一水平上。

廖：现在世界各国PE纤维防护产品的应用主要集中在人员防护。PE纤维防弹衣、防弹头盔重量轻，便于穿戴后的人员从事各种活动。PE纤维在装备上的应用最初是在航空上开始的。实际上，最好、最先进的材料都是从航空装备上开始应用的，其质轻、防弹性能优异，是飞行器装甲防护材料的首选。上世纪90年代后期研发的军用飞行器的防护装甲基本上都是选用该材料。不仅航空装备，现在水面、地面装备都强调机动性能，质量轻是机动性好的条件之一。因此，世界各国也都在舰船、车辆、装甲车等装备上大量采用了PE纤维防护装甲。

记：为什么还有那么多国家仍然使用芳纶材料防护装备？包括人们为什么喜欢用“凯夫拉”这个名字代替芳纶？

廖：前面说了，芳纶耐高温性能好，在200℃都能保持较好的防护性能，在500℃时不滴熔、不分解，而且突遇900℃以上的高温会直接碳化，形成隔热层。而这些是PE纤维防护产品不具备的。但仅从防护产品上来说，芳纶防护仍在使用还有一个原因，便是使用习惯和装备使用的惯性所致。特别是武器装备一旦定型，其状态不会轻易改变，并具有一定的继承性。

辛：芳纶纤维的发展以美国杜邦公司产品为表征，其产品主要有Kevlar29、Kevlar49、Kevlarl29、Kevlarl49、Kevlar KM2，其中29、129、KM2是防弹纤维，KM2对中国禁运。芳纶纤维主要生产企业、产品是美国杜邦公司的Kevlar、日本帝人公司的Twaron、韩国可隆公司的Kolon。在中国、俄罗斯以外的其它国家销售的芳纶，主要集中在这三个品牌，性能是kevlar最好，帝人、可隆次之。俄罗斯的Armos和Rusar芳纶纤维另辟蹊径，是一种三元共聚杂环芳纶纤维，但其产业化水平低，在世界市场上所占份额较少。但俄罗斯杂环芳纶纤维性能远优于杜邦。防护产品的防弹性能主要取决于纤维的拉伸强度和模量，通常这两者越高，其防弹性能越好，这两个指标俄罗斯优于美国。

我国从事研发和生产类似杜邦公司芳纶产品的企业较多，但大多性能不佳，处于研发初级阶段。目前为止，国产芳纶纤维还不能在防护领域应用。国内定义该类芳纶纤维为芳纶Ⅱ。国内另一批企业，研发生产了类似俄罗斯的杂环芳纶，国内称之为芳纶Ⅲ。国内芳纶Ⅲ达到了俄罗斯芳纶的水平，性能远好于芳纶Ⅱ，但成本太高，不便于大范围应用，仅限于军工少量使用。

廖：在国内大部分都是以“凯夫拉”作为芳纶的代名词，很多人不知道芳纶纤维是什么，但说到凯夫拉纤维，大家都能津津乐道说出是防弹纤维材料。究其原因，这主要是美国杜邦公司的Kevlar是最早推出的芳纶纤维产品，且杜邦公司营销工作做得好，自然对其品牌记得住。这相当于说到西式快餐自然就会说到肯德基和麦当劳。但最关键的还是其在防弹衣领域的成功应用，使得凯夫拉深入人心。

现美军所装备的IBA（拦截者）防弹衣系统主要由软质的防弹背心（OTV）加上硬质的防弹插板（SAPI）组成。OTV就是采用美国霍尼韦尔公司的Spectra PE纤维，比以前使用杜邦凯夫拉的PASGT防弹衣要轻巧很多，而且防弹效果更好。现美国海军陆战队所使用的Mich头盔也为Spectra PE纤维制造。

记：现在的人体防护装备大多是软硬结合。这“硬”的方面通常采用什么插板？性能如何？这些硬装甲除了用于人体装甲之外，还用于哪些武器装备的防护领域，价格如何？如何评价一些采用合金钢插板的防弹装具。

辛：是的，人体防护装备大多采用软硬结合，这主要是根据士兵、警员执行不同任务来设计不同级别的防护装备。通常，软制防弹衣防护级别是三级以内（标准采用GA141-2010中的级别），这一类防弹衣用于士兵、警察执行普通的任务的穿着。若要执行特殊任务，那就需要在防弹衣上增加硬质插板，加上插板后，防弹衣可防四、五、六级枪弹，即可防79式微冲、AK-47、79式狙击步枪。

这些硬装甲广泛的应用于陆海空的武器装备防护领域，如国外的军用运输机、直升机的乘员座椅、舱室地板，水面高速舰艇的装甲，地面车辆、装甲车的装甲防护等等。PE纤维装甲在装备上的应用，解决了重量与防护的矛盾，在配装有限重量情况下，较好的保护了人员安全，提高了装备的战场生存率和人员的存活率。PE纤维装甲相比金属装甲重量轻，在相同防护级别下，平均可减轻一半以上的重量，不会产生跳弹二次伤人，而且作为钢制装甲的内衬装甲，可非常有效的防止碎甲弹造成的钢装甲内层飞崩致人伤亡。与钢制装甲相比，主要的问题是成本有较大的提高。

廖：为提高防护级别，国外还有用合金钢插板作为防弹装甲的，而国内较少，主要是集中在少数欠发达的国家。合金钢插板最大的优势就是便宜，但太沉重，从提高战斗力和以人为本出发，不建议我国军警使用，而军方和警方也很抵触使用钢制插板。

记：我们国家的PE水平怎么样？从原丝制造到加工，和国外有差距吗？除了原材料方面，防弹装具还有哪些关键技术？

辛：国内PE纤维的水平在世界上是一流的，从原丝制造到加工和国外差距不大，属同代的差距。这一点上与芳纶、碳纤维有本质的区别，这两种纤维与国外相比是几代的差距，而PE纤维和装甲复合等方面，国产某些性能还高于国外。

廖：PE纤维防弹产品除原材料外，还有先进的纺丝、高倍的牵伸和PE板的复合关键技术。

记：能否简单对比下贵公司的产品和美国现役防弹装备的优劣？

辛：对于士兵和警务人员的安全防护装备，我国和美国在设计思路上存在诸多不同。主要的一点是美国的防弹衣、防弹插板检测时的背凸不大于44毫米，我国的要求是不大于25毫米，这就造成了同样级别的防弹衣我们的重量肯定要比美国的重，同样也造成了防护产品从外观到性能上都存在较大差异。仅对防弹衣、防弹插板、防弹头盔这3种最基本的单兵/单警防护装备而言，可以说我国单兵/单警装备的防护能力比对应的美国现役产品要高一些，主要是两国标准差异所决定的。如果我公司完全按照美国的标准，那么产品性能也完全不输给它。

必须要承认的是，美国人在产品外观设计的美观性与功能性的平衡点掌握的比较好，许多创新性的细节设计很人性化且很实用，仍然很值得国内厂家学习。

另要比较中美防弹衣的优劣，还必须探讨一个问题，这就是背凸是44毫米还是25毫米谁更科学？我个人认为44毫米更为科学，因为防弹衣是救命的，不能保证一点不受伤。背凸越大的确对人体造成的钝伤越严重，但要减少背凸就必须增加材料的用量，以致重量过重，这样的防弹衣谁愿意穿呢？国内就存在因防弹衣较重、不舒适，警察执行任务时不太愿意穿的现象。因背凸要求不一样，通常相同防护效果的防弹衣美式的就比中式的要轻一点，这就是原因所在。

记：前段时间曾发生穿着防弹衣锁匠配合公安抓捕罪犯时遭枪击身亡，而未穿防弹衣的警察多处遭遇贯通伤却存活的事件。原因是什么？是国内外标准的差异吗？

辛：该事件并不能说明防弹衣无用。我们所有的防护产品都是有级别的，通常软质防弹衣防护级别是3级，加上特定的插板可防狙击步枪。三级的防弹衣是防国产79式微型冲锋枪，其子弹是54式手枪用的51式铅芯弹。若某枪弹的穿透级别高于三级，那该级的防弹衣必然会被打穿而造成人员的伤亡。我们再看一下此次事件中罪犯所用的枪械，未穿防弹衣的警察多处遭遇子弹贯通击伤，说明罪犯使用了穿透力极强的枪械。事后查明罪犯用的是一把奥地利格洛克（GLOCK）手枪，该枪在国外专门装备军警使用，是大口径制式手枪，而且使用的是穿透力强的钢芯弹，其穿透力远超国产51式铅芯弹，即高于GA141标准三级。因此，该枪弹击穿三级防弹衣是必然事件。锁匠被枪弹击中身亡是刚好击中了要害部位，而警察多处被贯通击伤而存活，是因为击中部位非致命。

廖：国内防弹衣GA141-2010标准是2010年新修订的，单纯从防护级别来看，个人认为完全没有必要因广州锁匠偶发事件而修订，因为现警用防弹衣足够对付一般持枪暴徒。国内一般持枪暴徒用的最多就是仿54手枪，3级防弹衣已足够了。若对付特定的毒犯，可在防弹衣防护的关键部位增加一块轻而薄的PE板，便可将防护级别升到4级，还可保证防弹衣的有效和轻便。但是，我们认为最应该修订乃至最应该改革的，是我国公安部装材局制定的《警用产品入围管理办法》。该办法有两个致命缺陷：一是限制了我们的公安干警使用最新最好的产品和最新最好的装备，其次是阻碍了企业的科研开发进程，阻碍了相关技术进步和产品升级换代。

另外，我们认为军用防弹衣GJB4300标准应尽快修订，因为6个级别中防护的枪种全是国产枪械，而我们面对的敌人可不都是拿着中国产的枪械来和我们对抗的，建议应按我们的潜在敌人所用枪械来编制军用防弹衣的标准。

辛：国内外常用的防弹标准包括中国公安标准GA141-2010《警用防弹衣》；中国军用标准GJB4300-2002《军用防弹衣安全技术性能要求》；中国公安标准GA293-2001《警用防弹头盔及面罩》；中国军用标准GJB/Z9001-2001《防弹玻璃》；中国公安标准GA165-1997《防弹复合玻璃》；美国司法部NIJ0101.06《防弹衣技术性能标准》；美国司法部NIJ0106.01《防弹头盔》；欧盟标准EN1063-2000《玻璃防护标准》等。

因防护对象和防护要求都不同，故直接比较不同标准的防护等级是不科学的。

记：从近些年曝光的警方反恐演练中，发现警方很少使用重型防护装备，包括大型的防盾。防弹背心看上去也很单薄，而国外更为重视个人的防护。您认为原因是什么？从经济性上考虑，军队大量装备防弹背心是否可行？以前曾有人认为，我们不配发防弹衣，是因为子弹在击穿防弹衣后发生变形，对人体造成的伤害会更大，您怎么看？

辛：是的，我认为是理念的问题，现在国内技术和材料应该不是问题，我们防弹的基础材料（陶瓷、防弹纤维、板）和防护产品每年都大量出口到世界各国，包括欧美发达国家；当然也不是经济问题，现在连银行的押钞员都有防弹衣，警察也已经大量配备，部队配发不成问题。

国内不重视人体、装备的防护，主要是因为和平时间太长了，没有从实战的角度来考虑。这一点不仅体现在人体防护装甲上。的确，装甲防护平时是无用，特别是装备（如飞机、军舰等）配备装甲平时是要增加多余的重量，这个重量是要拖累装备的攻击性能的。但有装甲的装备在战时的综合作战性能是非常高的，有非常多的战争实例，在此不赘述。外军人员、装备的装甲可以说是防护到了牙齿上了，如美军“伯克”级驱逐舰光装甲防护的重量便达150吨。

廖：我们感觉，军队应该大量装备防弹背心，平时训练时就应穿着，战时才会习惯（毕竟防弹衣还是有重量的，一套全防式的防弹衣服就有5千克）。从价格上看，一套全防式的防弹衣服价格三千多元，单一件防弹背心价格仅一千多元，我们的战士每人配套一件从经济上考虑完全能承受的。

辛：关于“子弹在击穿防弹衣后发生变形，对人体造成的伤害会更大”这种说法很早就有，但从专业角度来看，这种说法太片面，只有在特定枪弹、特定弹速、特定入射角度及特定等级防弹衣等各种“特定条件”都恰好满足的情况下才有可能发生，在实际中发生的概率是非常小（需要指出的是：前不久锁匠牺牲的原因并不是“穿了防弹衣反而造成了更大的伤害”）。这和你坐飞机去旅行是一样的道理，飞机是存在坠毁的可能，但它是一个小概率事件，你不会因为该小概率事件而不去坐飞机吧。这种概率很小的事情虽被传得“有模有样”，但并不能改变“穿防弹衣才更安全”的事实。现在几乎全世界所有国家都在尽可能为自己的军队和警察配备防弹衣。事实胜于雄辩，在海湾、阿富汗等战争中，美英多国联军士兵中弹后的伤亡率远小于越战，防弹头盔、防弹衣功不可没。

记：这实际上就是一个观念的问题。有中国军人曾经撰文称，俄罗斯军人参加“和平使命”系列军演时，多穿着防弹衣，哪怕是在由俄罗斯向中国开进的途中，在闷热的车厢内，仍然坚持穿着防弹衣。对于俄军而言，这既是一项严格的规定，也是一种习惯，形成一种重视生命的习惯，甚至说要形成一种文化，这与提倡勇敢并不矛盾。可喜的是，12月22日进行的中国首支维和步兵营赴南苏丹维和出征誓师大会上，维和部队官兵均穿着全套的防护装备。那么，我国人体防护领域的整体技术怎样？在国际上达到什么水平？相关领域的出口情况如何？听说一些北约国家都在使用我们的产品。

辛：可以说我国人体防护领域技术整体水平在世界上也是靠前的，如2.6千克级的NIJⅣ级的防护插板，可防M2AP弹、53式穿甲燃烧弹三发以上的打击，全球只有两家公司能生产，一家是斯瑞科技，另一家是欧洲企业。当然，必须承认我国整体上离世界最高水平还是有差距的，特别是新型防弹材料应用和防护产品创新等方面。这方面一个重要原因是由于国内恶性竞争，造成国内防护企业利润微薄或亏损，没有更多的资金用于创新。

廖：国内相关领域出口量是较大的，仅我公司去年出口北约国家的一个定单便是近2个亿，出口防护产品中包括防护产品的基础材料UD布、防弹衣、防弹插板等。国内其它企业和贸易商也都有零星和整批的出口。国内产品出口对象不都是第三世界欠发达地区，也包括发达国家如美国、欧盟国家等，也大量出口到北约组织国家。

[编辑/秦蓁]