超高强度聚乙烯纤维新发展新应用

2009年27卷第1期超高强度、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPEF）是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高强高模高科技特种纤维。超高强度聚乙烯纤维在水中的自由断裂长度为无限长，在粗细相同的情况下，它所能承受的最大质量是钢丝绳的8倍，是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代超高强度纤维，在军事工业和航天航空领域均有不可替代的作用。它最重要的功能是防弹、防刺，用其做成的防弹衣质量比传统的防弹衣要轻得多，而且强度高。这种聚乙烯纤维的强度比钢高15倍；若按质量计其强度比芳纶高40％，可称之为当今世界上强度最高的聚乙烯纤维。在三大特种纤维中，UHMW-PEF质量最轻，化学稳定性好，耐磨耐弯曲性能、张力疲劳性能和抗切割性能最强，是用于航空航天、防弹防刺等国防领域和汽车制造、运动器材、劳动防护用品等民用领域的理想材料。该纤维是世界范围内的稀缺物资，生产技术难度极大，目前国际上只有荷兰、美国、日本的三家公司能够工业化生产，世界年总产能仅15万吨左右，国内年产能仅2000吨，且装置规模都很小。在未来10年，世界UHMWPEF的年需求量将达到20万吨以上，市场潜力巨大。在我国，UHMWPEF已被列为国家“十一五”期间重点研发的产品。1国外研发和生产现状超高分子量聚乙烯（UHMWPE）用于制取超高强度聚乙烯纤维（UHMWPEF），Dyneema超强纤维原由帝斯曼公司开发，超高强度聚乙烯纤维材料市场以泰科纳公司GUR产品和帝斯曼公司Dyneema品牌产品著称。荷兰帝斯曼公司Dyneema品牌高性能聚乙烯（HPPE）纤维具有高度耐磨性，耐湿性和耐UV光照性，以及耐化学品性能，主要用于飞机座舱的防弹门、防弹服和军用的防护服，还可用于航运、渔业和海上工业用的绳索、电缆和鱼网。帝斯曼公司是世界上Dyneema品牌高性能聚乙烯（HPPE）纤维最大的生产商。该公司在美国北卡罗来纳州Greenville的高强聚乙烯纤维Dyneema生产线于2006年4月投产，这是继该公司建设另外两条Dyneema纤维生产线和一条DyneemaUD（单向防弹板）生产线后的第三次扩能。这使该公司此纤维生产线总数达到9条，4条生产线位于Greenville。帝斯曼公司在全球的Dyneema纤维生产量已提高约18%，达到4700吨/年；应用于单向（UD）防弹板的此类纤维生产量提高25%，达到2500吨/年。据介绍，北卡罗来纳州Greenville装置可向全球用户供应这种纤维，但首先满足美国军事工业。美国为了反对恐怖主义，保护人身安全，因而对这种纤维的需求不断增长。帝斯曼公司于2006年9月再次投资，新增Dyneema品牌高功能聚乙烯（HPPE）纤维能力。新装置建在美国格林维尔（Greenville）的帝斯曼公司工厂内。这项投资为几千万美元，这使该公司的Dyneema纤维生产线总数达到10条。这项Dyneema纤维扩能是为了适应其在所有应用领域需求的强劲增长。新装置于2006年底投入建设，于2008年初投产。帝斯曼将继续进一步扩增其全球的Dyneema能力，以保持其在全球市场的领先地位。帝斯曼公司还投资荷兰赫伦（Geleen）建设新的生产装置，用于生产Dyneema原材料超高分子量PE，该装置于2008年投产。帝斯曼公司于2008年4月中旬宣布，又投资4.5亿美元扩增其Dyneema聚乙烯纤维产能。这项投资的大多数将投向美国，扩能的第一条生产线预计于2009年投用。据称，在前几年内，帝斯曼公司Dyneema聚乙烯纤维销售额的年增长率为15%。因美国需求持续增长，公司预计Dyneema聚乙烯纤维的营业收入将会大增。帝斯曼公司于2007年10月宣布，推出人体防护用性能更强的Dyneema聚乙烯纤维，这种超强、超高强度聚乙烯纤维新发展新应用■钱伯章77TECHNOLOGY&INNOVATION■前沿科技WorldPlastics2009Vol．27No．1轻量化的Dyneema誖聚乙烯纤维品牌为Dyneema誖HB51，是推向美国市场最新和最强的UniDirectional(UD)（单向防弹）纤维产品，应用于人体被射击的防护。具有理想的提高防射击性能和轻量化舒适性能的综合。Dyneema誖HB51专为美国市场而设计，得到美国国防部的认可。这种新纤维的抗射击性能比DyneemaHB2高出20%。另外，美园泰科纳公司于2004年使德国Oberhausen装置脱瓶颈扩能1万吨/年，达到4万吨/年。美国得州Bishop装置建于2002年，能力为3万吨/年。泰科纳公司于2007年2月中旬扩增其在中国东部地区新工厂的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）能力。该装置于2008年下半年投产，这使泰科纳公司的GUR品牌UHMWPE能力提高到9万吨/年。塞拉尼斯公司在南京建设完全一体化的乙酰基联合企业，将泰科纳公司的UHMWPE