超高分子质量高强高模聚乙烯纤维的性能与应用研究
2021-04-23于达勤
于达勤
(盐城优和博新材料有限公司,江苏 射阳 224000)
1 超高分子质量高强高模聚乙烯纤维
超高分子质量高强高模纤维具有非常高的抗压强度,比钢高14倍,比高强度碳纤维高两倍,比对位芳酞胺纤维高40%[1]。但是,其相对密度低于水,仅为0.96~0.98 g/cm3,且水位浮力中等,可漂浮于河面之上,即便连续浸泡于水中,防弹性能不变[2]。此外,超高分子质量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)纤维还具有耐寒、耐酸碱、耐化学药品、抗紫外线、无毒、卫生等优点,在应用时不需要防护措施。表1~2列出了各种超高分子质量高强高模聚乙烯纤维性能、UHMWPE国内外制造厂家和品牌产品性能。
表1 各种超高分子质量高强高模聚乙烯纤维性能一览表
表2 UHMWPE国内外制造厂家和品牌产品性能一览表
除了表1~2中列出的性能,UHMWPE还包括以下性能。
1.1 高品质的抗冲击性
UHMWPE纤维具有优异的抗冲击性,分别是芳酞胺纤维、碳纤维和夹层玻璃纤维总吸收动能的2.6倍、1.8倍和3.6倍。
1.2 高质量的耐磨性
与碳纤维和芳酞胺纤维相比,UHMWPE纤维的耐磨性和弯曲疲劳性明显更高,因此,与其他高性能纤维相比,具有更好的耐磨性。另外,优异的抗挠曲变形性赋予UHMWPE纤维良好的生产和加工性能,便于制造纺织品和其他聚合物材料。
1.3 优质的耐溶剂腐蚀性能
UHMWPE纤维化学结构单一,是具有高度取向和高度结晶的结构。在强碱酸中,活性基团的攻击是不容易的,因此,可承受大多数化合物的腐蚀。
1.4 优异的耐光性
由于其化学结构,UHMWPE纤维是有机化学纤维中具有最佳耐光性的纤维。在经受1 500 h的日光照射后,纤维的抗压强度维持率约为60%,其他纤维则低于50%。
2 应用
UHMWPE是现阶段工业生产具有最高抗压强度的有机化学纤维,具有许多突出特点,已成为21世纪飞速发展的高科技原材料,应用领域见表3,通常用于安全预防措施和航空航天、海洋导航、武器、建筑装饰材料、体育、诊断与治疗等行业。
表3 UHMWPE的应用领域一览表
3 结语
我国的高分子材料科学已经经历了一代又一代的科学研究,成功摆脱了欧美国家极高含量高压聚乙烯纤维生产工艺的垄断,不仅拥有独立专利权的现代产业链,还广泛用于军事、航空航天、深海等领域。因此,应发挥多种类型和高效率材料的优势,完成我国纺织业从“数量型”向“技术型高效率”的转变,实现可持续、稳定和高质量的发展。