超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，具有优良的力学性能。
其密度只有芳纶纤维的2/3和高模碳纤维的1/2，还具有优良的耐冲击性能、优良的耐化学腐蚀性、优越的耐磨性能和良好的电绝缘性等。
所以，UHMWPE纤维在航天航空、军事工业等重要部门得到了广泛的应用。
UHMWPE纤锥和其他几种纤维的强度对比见表1。
表1 几种高强纤维性能对比类别UHMWPE纤维(SK66)芳纶纤维(HM)碳纤维(HM)E玻纤尼龙66(HT)密度/(g?cm-3)0.971.441.852.551.14拉伸强度/GPa3.12.72.32.00.9韧性/(N?tex-1)3.21.91.20.80.8拉伸模量/GPa10058390736断裂伸长率，%3.53.71.52.020 但是，由于UHMWPE纤维轴向取向度高(大于95%)和结晶度高(大于99%)，表面光滑，本身由简单的亚甲基组成，使得纤维表面无任何反应活性点，不能与树脂形成化学键合，使其表面能低且不易被树脂润湿，又无粗糙的表面以供形成机械啮合点，这样严重限制了其在树脂基复合材料中的应用。
为了提高UHMWPE纤维表面活性，增强纤维和树脂之间界面的强度，增加其在复合材料中的应用范围，需要对UHMWPE纤维进行表面改性。
1 复合材料界面的重要性在复合材料中，树脂只起连接的作用，纤维则是主要的受力体，而纤维与基体之间的界面上存在着一系列的效应，如传递应力的传递效应、阻断复合材料裂纹扩展发生的阻断效应等，若纤维与基体之间的界面粘结力不强，复合材料破坏时，裂纹容易从界面处产生，并沿着纤维的方向扩展，最终导致纤维与基体脱胶；反之，纤维和基体的粘结力较强，裂纹的扩散被限制于局部范围，使复合材料中纤维和基体产生协同效应，复合材料的性能得到大大增强。
所以，粘结力强的界面能很好地将应力从基体传递到纤维上；纤维和基体之间的界面示意见图1(略)。
同时，在复合材料中，界面占有很大的比例，如在复合材料中纤维(直径10μm；长9mm)体积分数为30%时，在100 cm3的复合材料中就有2X108cm2面积的界面。
超高分子量聚乙烯纤维 生产工艺
超高分子量聚乙烯纤维（Ultra-high molecular weight polyethylene fiber，UHMWPE）是一种具有极高分子量和极高强度的聚合物纤维，具有优异的耐磨性、抗冲击性和化学稳定性，被广泛应用于防弹衣、船舶绳索、挡板等领域。
其制备工艺包括高分子合成、纺丝、拉伸、热处理等多个步骤，每个步骤都对最终产品的性能有着重要影响。
本文将对超高分子量聚乙烯纤维的生产工艺进行详细介绍，以期为相关领域的科研工作者和生产从业人员提供参考。
一、高分子合成1. 原料选择超高分子量聚乙烯的合成首先需要选择合适的乙烯单体，通常采用乙烯气相聚合工艺，从乙烯裂解制备乙烯单体，并对其进行高压重聚合反应。
2. 聚合反应聚合反应是决定聚合物分子量的关键步骤，通过调控压力、温度、催化剂种类等条件，可以控制聚合物分子量的分布和平均分子量。
3. 分子量调控超高分子量聚乙烯的聚合反应需要特别注意分子量的调控，通常采用添加少量氧化剂或控制温度降低分子量。
二、纺丝1. 溶液制备将高分子量聚乙烯溶解于特定溶剂中，通常采用烷烃类溶剂如正癸烷或苯、甲苯等。
2. 纺丝设备选择适当的纺丝设备，通常采用旋转式纺丝或者湿法纺丝工艺，辅以高压气体喷射，来制备具有纳米级结晶的纤维。
三、拉伸1. 变形温度将纺丝得到的初纤维加热到高温，使其变软化，然后进行拉伸，使其分子链得到定向排列，提高纤维的拉伸强度。
2. 拉伸倍数通过控制拉伸倍数，可以调控纤维的性能，如强度和模量等。
四、热处理1. 结晶行为超高分子量聚乙烯纤维在热处理过程中会发生结晶，通过控制热处理温度和时间，可以调控纤维的结晶度和晶体尺寸。
2. 力学性能热处理对纤维的力学性能有显著影响，适当的热处理能够提高纤维的抗拉强度和模量。
以上就是超高分子量聚乙烯纤维的生产工艺的简要介绍，生产超高分子量聚乙烯纤维是一个相对复杂的过程，需要科学合理地设计每个环节的工艺参数，以获得优异的产品性能。
超高聚乙烯纤维(1)
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。
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 法在实验室制得了高强高模UHMWPE 纤维，1990 年实现工业化生产。
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UHMWPE 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。
超高分子量聚乙烯纤维简介演示
超高分子量聚乙烯纤维具有轻质 、高强、耐腐蚀等特性，可用于 飞机结构材料的制作，如机翼、
机身等。
导弹与火箭材料
这种纤维同样适用于导弹和火箭的 结构材料，提高武器的性能和安全 性。
军事装备防护
利用其强度和耐磨性，可制作军事 装备的防护装甲和防弹衣等。
体育器械与装备领域
自行车车架
超高分子量聚乙烯纤维制成的车架轻盈且坚固，提高自行车的性 能和安全性。
05
超高分子量聚乙烯纤维 的市场与发展趋势
全球市场概况与竞争格局
全球市场概况
超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）是一种高性能纤维，具有轻质、高强度、 高耐磨性等特点，被广泛应用于国防、航空航天、汽车、船舶等领域。全球 UHMWPE市场保持快速增长，其中亚太地区的增长速度最快。
竞争格局
全球UHMWPE纤维市场主要由几家大型企业主导，包括荷兰的DSM、德国的 BASF、美国的DOW等。这些企业在技术研发、产品质量、品牌影响力等方面具 有较大优势，占据了市场的主要份额。
应用领域拓展与新兴市场机遇
应用领域拓展
UHMWPE纤维的应用领域不断拓展，除了传统的国防、航空航天、汽车、船舶等领域，还逐渐应用于新能源、 智能制造、环保等领域。这些新兴领域为UHMWPE纤维提供了广阔的市场空间和机遇。
新兴市场机遇
随着全球环保意识的不断提高，UHMWPE纤维在环保领域的应用前景也越来越广阔。例如，UHMWPE纤维可以 用于制造高效、环保的复合材料，替代传统的金属材料，降低环境污染。此外，UHMWPE纤维还可以用于制造 可降解的塑料制品，满足人们对环保的需求。
生物相容性
该纤维具有较好的生物相容性，可用于制造医疗器材和生物 工程产品。
超高分子量聚乙烯纤(UHMWPE)开发生产方案(一)
超高分子量聚乙烯纤（UHMWPE）开发生产方案一、实施背景随着科技的飞速发展，材料科学领域也在不断探索和突破。
作为一种高性能材料，超高分子量聚乙烯纤（UHMWPE）在国防、航空航天、医疗、体育器材等领域具有广泛的应用前景。
然而，当前我国UHMWPE的生产能力和质量水平相对较低，大量依赖进口。
因此，开展UHMWPE开发生产的研究，对于提升我国材料领域的技术水平和自给能力，具有重要的战略意义。
二、工作原理UHMWPE是一种线性结构的聚合物，其分子量高达几百万甚至上千万。
由于其分子量的极高，UHMWPE具有优异的力学性能、化学稳定性和耐磨性。
在生产过程中，首先通过乙烯的聚合反应生成预聚物，再经过链延伸和分子量调整，最后经过纺丝、拉伸和热处理等工序，得到UHMWPE纤维。
三、实施计划步骤1.开展市场调研和需求分析，明确UHMWPE纤维的应用领域和市场定位。
2.进行技术预研，掌握UHMWPE合成和纺丝的关键技术。
3.与相关企业合作，共同开展UHMWPE的生产工艺研究和设备设计。
4.建设生产线，进行中试生产，优化生产工艺参数。
5.根据市场反馈，进行产品性能改进和规模化生产。
四、适用范围UHMWPE纤维具有优异的性能，适用于以下领域：1.国防军工：用于制造防弹衣、降落伞等高性能纺织品。
2.航空航天：用于制造飞机结构件、卫星支架等。
3.医疗领域：用于制造医用缝合线、人工关节等医疗器械。
4.体育器材：用于制造高档滑雪板、高尔夫球杆等体育用品。
五、创新要点1.研究开发高效合成UHMWPE的催化剂和聚合工艺，提高生产效率和产品质量。
2.优化纺丝和热处理工艺，提高纤维的力学性能和稳定性。
3.研究开发新型的UHMWPE加工设备，实现自动化和连续化生产。
4.将互联网+技术应用于生产过程中，实现生产过程的智能化控制和优化。
六、预期效果通过本项目的实施，预期能够达到以下效果：1.提高我国UHMWPE的生产能力和产品质量，满足国内市场需求。
超高分子量聚乙烯 标准
超高分子量聚乙烯标准摘要：一、超高分子量聚乙烯概述二、超高分子量聚乙烯标准分类三、超高分子量聚乙烯标准要求四、超高分子量聚乙烯标准应用五、我国超高分子量聚乙烯标准发展正文：一、超高分子量聚乙烯概述超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异综合性能的工程塑料，以其高强度、耐磨、耐腐蚀、耐低温等特性在众多领域得到广泛应用。
超高分子量聚乙烯纤维及其制品已成为我国重点发展的战略新材料之一。
二、超高分子量聚乙烯标准分类超高分子量聚乙烯标准主要分为以下几类：原料性能标准、制品性能标准、生产工艺标准、测试方法标准等。
这些标准为超高分子量聚乙烯的生产、检测、应用提供了依据。
三、超高分子量聚乙烯标准要求1.原料性能标准：对超高分子量聚乙烯原料的化学成分、物理性能、分子量分布等方面提出要求，确保原料质量。
2.制品性能标准：对超高分子量聚乙烯制品的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等方面提出要求，以保证制品质量。
3.生产工艺标准：对超高分子量聚乙烯的生产工艺，如聚合、纺丝、后处理等环节提出要求，以提高生产效率和产品质量。
4.测试方法标准：对超高分子量聚乙烯的测试方法，如力学性能测试、耐磨性能测试、耐腐蚀性能测试等提出要求，确保测试结果的准确性和可靠性。
四、超高分子量聚乙烯标准应用超高分子量聚乙烯标准在生产、检测、应用等环节具有重要的指导作用。
遵循这些标准，有助于提高超高分子量聚乙烯制品的质量，降低生产成本，扩大应用领域，推动产业发展。
五、我国超高分子量聚乙烯标准发展近年来，我国超高分子量聚乙烯产业发展迅速，已形成一定的产业规模。
在国家政策的扶持下，我国超高分子量聚乙烯标准不断完善，逐步与国际接轨。
这有助于提升我国超高分子量聚乙烯产品的国际竞争力，促进产业升级。
总之，超高分子量聚乙烯标准在产业发展中发挥着重要作用。
超高分子量聚乙烯纤维溶胀溶解过程
超高分子量聚乙烯纤维溶胀溶解过程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超高分子量聚乙烯纤维是一种新型的高分子材料，具有极高的抗拉强度和抗磨损性能，广泛应用于各种领域，如航天、军事、体育用品等。
在这些领域中，超高分子量聚乙烯纤维的溶胀溶解过程是一个非常重要的研究课题。
超高分子量聚乙烯纤维的溶胀溶解过程是指将其放入一定溶剂中，使其溶解或膨胀的过程。
这个过程受到诸多因素的影响，如溶剂种类、温度、压力等。
在不同条件下，超高分子量聚乙烯纤维呈现出不同的性质。
溶剂种类是影响超高分子量聚乙烯纤维溶胀溶解的重要因素之一。
不同的溶剂对于聚乙烯纤维的溶解和膨胀程度有着不同的作用。
一般来说，极性溶剂对于超高分子量聚乙烯纤维的溶解效果更好，非极性溶剂效果较差。
在实际应用中，需要选择合适的溶剂来进行处理。
温度也是影响超高分子量聚乙烯纤维溶胀溶解过程的重要因素。
在一定温度下，聚乙烯纤维的溶解和膨胀程度会有所不同。
通常情况下，温度越高，溶解速度越快，但会对聚乙烯纤维的性能产生一定的影响。
在实验中需要控制好温度条件，以保证溶解效果和纤维性能。
压力、溶液浓度等因素也会影响超高分子量聚乙烯纤维的溶胀溶解过程。
在实际研究中，需要综合考虑这些因素，以获得准确的实验结果。
超高分子量聚乙烯纤维溶胀溶解过程是一个复杂的过程，受多种因素的影响。
通过深入研究这些影响因素，可以更好地理解超高分子量聚乙烯纤维的性质和特点，为其在各领域的应用提供有效的参考和指导。
【此段落共296字】近年来，随着超高分子量聚乙烯纤维在各个领域的广泛应用，其溶胀溶解过程的研究也得到了更多的关注。
在航天领域，超高分子量聚乙烯纤维可以用于制备航天器的降落伞，其溶胀溶解过程的研究对于提高降落伞的性能和可靠性至关重要。
在军事领域，超高分子量聚乙烯纤维可用于制备防弹衣，其溶解过程的研究对于提高防弹衣的抗冲击性能起到关键作用。
在体育用品领域，超高分子量聚乙烯纤维可以用于制备运动鞋、羽毛球拍等，其溶解过程的研究对于提高这些用品的使用寿命和性能至关重要。
超高聚乙烯纤维
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。
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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。
剂，经共混造粒后采用熔纺技术制成初生纤维， 再在溶剂汽油中萃取，经不同拉伸倍数制成拉 伸样品。
采用熔融纺技术，可使UHMWPE含量大大增加， 有利于提高生产效率，降低对密度为0.97，具有很 高的轴向性能，比拉伸强度和比刚度高。 优良的耐冲击性能：Tg低热塑性纤维，韧性好 在塑性形变过程中能吸收能量，高应变率和低 温下具有良好的力学性能。 良好的抗湿性、抗化学腐蚀性能 优越的耐磨性能 良好的电绝缘和耐光性能 耐切割性能
大。 要求：降低分子之间的缠结点密度
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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。
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UHMWPE纤维和蠕变性能好的纤维(如碳纤 维、芳纶纤维)混杂，将能明显的改善蠕变 性能。
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（2）UHMWPE纤维表面处理
UHMWPE 纤维大分子链上为无极性基团— CH2 —,取向度高,纤维表面平滑,使UHMWPE 纤 维与树脂基体粘接性差,限制了UHMWPE 纤维 在复合材料等方面的应用。因此对UHMWPE 纤维的表面进行改性处理,提高其和树脂基体的 粘接性能,扩大在复合材料中的应用一直是 UHMWPE 研究热点。
超高分子量聚乙烯纤维抗蠕变性能研究
超高分子量聚乙烯纤维抗蠕变性能研究
摘要：蠕变是材料在恶劣环境下长期受力后产生的一种塑性变形现象。
超高分子量聚乙烯纤维作为一种具有优异性能的工程材料，其抗蠕变性能对其应用范围和寿命具有重要影响。
本研究通过实验研究了超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能，并对其影响因素进行了探讨。
实验结果表明，超高分子量聚乙烯纤维具有较好的抗蠕变性能。
在高温和长时间受力的条件下，纤维的蠕变变形较小。
同时，纤维的抗蠕变性能还受到应力水平和应力历史的影响。
在相同应力水平下，应力历史越长，纤维的蠕变变形越大。
这是由于长时间的应力作用会导致纤维内部结构的改变，使其易于发生蠕变变形。
进一步研究发现，超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能与其分子量和结晶度密切相关。
分子量越高、结晶度越高的纤维具有更好的抗蠕变性能。
这是因为高分子量和高结晶度可以增加纤维的强度和刚度，使其能够更好地抵抗蠕变变形。
此外，纤维的表面处理也对其抗蠕变性能有一定影响。
疏水性表面处理可以减少纤维与环境中水分子的接触，从而降低蠕变变形。
而表面润湿性处理则会增加纤维与水分子之间的接触，导致蠕变变形加剧。
综上所述，超高分子量聚乙烯纤维具有较好的抗蠕变性能，其分子量、结晶度和表面处理等因素对其抗蠕变性能具有重要影响。
这些研究结果为超高分子量聚乙烯纤维在工程领域的应用提供了理论依据和实验支持。
关键词：超高分子量聚乙烯纤维；抗蠕变性能；分子量；结晶度；表面处理。
超高分子量聚乙烯纤维的染色研究
超高分子量聚乙烯纤维的染色研究超高分子量聚乙烯纤维作为一种新型的纺织材料，具有优异的性能和广阔的应用前景。
然而，由于其特殊的结构和表面性质，超高分子量聚乙烯纤维的染色一直是一个具有挑战性的问题。
为了克服这一难题，研究人员进行了一系列的实验和探索。
首先，研究人员对超高分子量聚乙烯纤维的表面性质进行了分析。
结果发现，超高分子量聚乙烯纤维的表面能较低，表面结构较为光滑，不易吸附染料分子。
因此，在染色过程中，超高分子量聚乙烯纤维与染料之间的亲和力较弱，导致染料的上机率较低。
为了提高超高分子量聚乙烯纤维的染色性能，研究人员采取了多种方法。
首先，他们通过预处理的方式改变了纤维表面的化学性质，增强了与染料之间的亲和力。
例如，采用氧化、还原或表面活性剂处理等方法，改变了超高分子量聚乙烯纤维的表面电荷密度和亲水性。
这样一来，染料分子便能更好地吸附在纤维表面，提高了染色的均匀度和上机率。
其次，研究人员还尝试了多种染料的选择和改良。
他们发现，染料的分子结构和化学性质对超高分子量聚乙烯纤维的染色效果有重要影响。
一些具有较低的分子量和较强亲和力的染料，如直接染料和阳离子染料，能更好地渗透进入纤维内部。
此外，还有研究人员通过改良染料分子的结构，增加其与纤维之间的相互作用力，提高了染色的效果。
最后，研究人员还对超高分子量聚乙烯纤维的染色工艺进行了优化。
他们发现，染色温度、时间和浓度等因素对染色效果有显著影响。
通过合理调节这些参数，可以使染料与纤维更好地相互作用，提高染色的效果和上机率。
总的来说，超高分子量聚乙烯纤维的染色研究在纺织领域具有重要的意义。
通过改变纤维表面性质、优化染料选择和改良、优化染色工艺等手段，可以有效提高超高分子量聚乙烯纤维的染色性能，拓宽其在纺织品领域的应用前景。
这项研究为超高分子量聚乙烯纤维的进一步发展和应用提供了重要的理论和实验基础。
超高分子量聚乙烯纤维
看似简单，实为较难，在工艺温度及张力上稍有掌握不当，就会产生大量的并丝、僵丝现象，导致 半成品丝束无法继续加工。干燥温度和干燥长度的把握是其关键所在。此工序不可小视，它直接关 系到后牵伸的产品质量。
（7）加热牵伸 超高分子量聚乙烯纤维的牵伸与常规涤纶短纤的牵伸工艺，从形式上看基本一样，但要求控制 的精度大有不同。此纤维必须采取多级牵伸方式，才能达到高强、高模的特性。每一级欠牵伸过程 中，分子间结构都有很大的变化。随着拉伸，大分子间由无序状向有序状，定向排列，结晶度也随 之逐渐提高。只有在纤维的大分子沿纤维轴向的取向度提高，大分子链产生的数量就多，抱合力就 越大，纤维的强力自然也就越高。纤维的结晶度提高，初始模量也自然提高，纤维在抗外力的作用 下，伸长越小，变形量也越小。 纤维在欠伸过程中，欠伸倍数尽量要大，要让纤维有突然的拉伸变化，才更能促使大分子间的 有序取向和高度结晶。纤维的内部结晶，是在高取向度形成的同时，发生结晶转变的。由于此种纤 维的分子量较高，抗外力的作用强，生产上只能采取热拉伸工艺。所以，需配有较高的拉伸温度， 才能实现高倍牵伸。每一级拉伸，温度不一，要根据丝条在以前工序中的状态而定，没有定数，但 一定要在纤维自身能承受的温度范围以内。生产中，一般不超过摄氏温度 155 度。否则，会有硬丝， 僵丝的产生。 （8）卷绕成型 丝卷成型的要求：丝筒无塌边，无毛边，丝束要定长，定重。所谓定长、定重，决不是简单的 指，对丝束长度、重量的要求，它的内涵很深，若能准确把握，是非常困难的。它是在要求，所有 的生产工序必须很正常、很稳定，纤维的纤度只有始终均匀一致，才能有所保障。倘若谁能真正做 到定长、定重的技术水平，谁就达到了高强纤维这一领域里的顶峰。
二、特殊性能
1、高比强度，高比模量。比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳纤维。 2、纤维密度低，密度是 0.97-0.98g/cm3，可浮于水面。 3、断裂伸长低、断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割 性。 4、抗紫外线辐射，防中子和 γ 射线，比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高。 5、耐化学腐蚀、耐磨性、有较长的挠曲寿命。 物理性能： 密度：0.97～0.98g/cm3。比水的密模量：91～140N/tex。 延伸度：3.5%～3.7%。 冲击吸收能比对位芳酰胺纤维高近一倍，耐磨性好，摩擦系数小，但应力下熔点只有 145～ 160℃。
超高分子量聚乙烯纤维 标准
超高分子量聚乙烯纤维标准
超高分子量聚乙烯纤维的标准主要涉及强度、断裂伸长率、模量等方面：
1.强度>32cN/dtex
2.断裂伸长率<4%
3.模量>900cN/dtex
此外，超高分子量聚乙烯纤维应具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗老化等特性，并具有良好的加工性能和使用性能。
同时，纤维用超高分子量聚乙烯按其制造工艺可分为短纤维和长纤维两种类型。
短纤维主要用于增强塑料、橡胶、涂料等基体材料，提高其力学性能、耐候性能和化学腐蚀性能等。
长纤维主要用于制作纤维增强复合材料、土工格栅、纺织品等。
超高分子量聚乙烯纤维生产流程
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超高分子量聚乙烯纤维
（1）原料的选择
包括分子量、分子量分布、颗粒大小、颗粒度分布及堆砌密度、色相等。
选用UHMWPE 可以降低纤维中端基的浓度，增加大分子链之间的相互作用力，使成品纤维的力学性能得以大幅度提高。
以不同分子量的UHMWPE 进行冻胶纺丝，所得纤维的强度随分子量的增大而提高，但分子量越大，分子链内缠结越严重，溶解越困难，溶液浓度越低。
若以降低原液浓度制取高强度纤维无疑对工业化生产是不可取的。
改善UHMWPE 溶解的均匀性可使Mw=106 的UHMWPE 用于冻胶纺丝。
适当地控制分子量分布是必要的。
分子量分布过宽，影响UHMWPE 的均匀溶解，由于分子量不同，具有不同的溶胀、溶解温度和速率，所以低分子量PE 易于溶胀和溶解，率先进人溶解阶段，引起溶液粘度剧增，并占据大量溶剂，阻碍了高分子量PE 的溶解。
这种溶解不均匀性在制备较高粘度溶液时尤为突出。
适当地控制UHMWPE 颗粒尺寸和堆砌密度也是十分必要的，不同颗粒尺寸和堆砌密度的UHMWPE溶胀和溶解程度不同。
粗颗粒溶解时在其表层形成高粘度的溶胀层，阻止溶剂继续向内部渗透，并将未充分溶胀的颗粒粘接在其表层，使纺丝原液中含有未溶解的颗粒，造成原液不均匀。
颗粒宜在80 目以下，堆砌密度则在0.4 g/cm3 以上为宜。
（2）均质冻胶溶液的制备
①溶剂
UHMWPE 极难溶解，按常规的溶解方法需在较高温度下（170℃）长时间搅拌，分子量会急剧下降。
将Mw 大于106 的粉状UHMWPE 聚合物在适当的溶剂中溶解，使超长分子链从初生态堆砌体，分子链间及分子链内部缠结等多层次的复杂形态结构转变成解缠大分子链。
用于UHMWPE 冻胶纺丝的溶剂有十氢萘、石蜡油、石蜡和煤油，其中以十氢萘为最佳，可在较低温度下溶解UHMWPE，溶液均匀性好。
十氢萘易于挥发，制得的冻胶原丝可以不经萃取而直接拉伸，获得性能优良的UHMWPE 纤维。
以烷烃类(石蜡油、石蜡和煤油)溶剂取代十氢
萘可降低生产成本，但烷烃类溶剂馏程高，在拉仲过程中难以去除，必须增加萃取工艺。
②抗氧剂
溶液中的UHMWPE 受热和空气中氧产生热氧化降解。
适当地在溶液中添加抗氧剂能有效地抑制热氧化降解反应的进行，为阻止热氧化降解可采取隔绝氧气溶解和在溶液中添加抗氧剂及热稳定剂的方法。
如：
ⅰ．氮气保护：氮气保护是一种有效措施。
ⅱ．抗氧剂：适宜UHMWPE 冻胶纺的抗氧剂为受阻酚，其中以2，6—二叔丁基对甲酚和3—(3，5—二叔丁基—4—羟基苯)丙酸十八烷基酯效果为好。
前者适用于低温，如以十氢萘为溶剂的冻胶纺；后者适用于高温下溶解和冻胶纺。
ⅲ．热稳定剂：适宜UHMWPE 冻胶纺的热稳定剂为亚磷酸酯类化台物，其中以亚磷酸(2，4—二甲基苯)三酯和亚磷酸十二烷基三酯为好。
若与抗氧剂并用，有协同的抗氧作用。
ⅳ．助剂：UHMWPE 溶液易粘附在不锈钢器壁上，当纺丝原液经喷丝孔挤出时，由于这种粘附作用，纺丝原液在毛细孔中易产生毛细破裂，还伴随着破坏冻胶原丝中的大分子网络结构，引起成品UHMWPE 纤维力学性能下降。
③UHMWPE 的均匀溶解
UHMWPE 由于分子链规整、结晶度和分子量高，均匀溶解是困难的。
溶解不均匀意味着UHMWPE大分子链未得到充分的解缠。
为了使UHMWPE 达到均匀溶解，必须采取均匀预溶胀。
目的是使溶剂最大限度地向聚合体内部渗透和扩散，溶剂的渗入减弱了大分子链之间的强相互作用力，这种溶剂化作用越充
分，则越易进入溶解阶段。
UHMWPE 溶胀需在特定条件下进行。
温度低不能使UHMWPE 获得充分溶剂化，温度过高，又会使UHMWPE 颗粒表面形成高粘度层，阻碍溶剂向其内部渗入，同样达不到对UHMWPE 的充分溶剂化作用，
相反还会出现冻胶块。
因此，溶胀温度是溶胀工艺的主要参数。
经充分溶胀后的UHMWPE，欲使其分子向溶剂中自由分散，仍需要有高的溶解温度。
由于随着聚乙烯分子量提高，溶胀后的UHMWPE 分子链上仍保持着一定数量的瞬间缠结点。
若要使大分子以整体线团形式向溶液中分散，必须同时解除这些缠结点。
所以，必须提高温度增强溶剂对UHMWPE 的溶剂化作用。
各种溶剂UHMWPE 溶剂化作用能力不同，溶解温度也随之而改变，十氢萘、煤油和石蜡油UHMWPE 的溶解温度依次为145—150℃，170—190℃和180—250℃。
适当地控制溶液浓度也是必要的。
溶液浓度过低，大分子间的缠结很少或几乎不存在。
拉伸时，大分子间很易产生滑移，不利于整个超长分子链的伸展。
要使超长分子链伸展，必须以极低的拉伸速率进行。
这种方法无实际意义，工业化不可取。
溶液浓度较高时，溶液流动性能差，不稳定流动行为严重，所得的初生态冻胶纤维中大分子间缠结点太多，进行高倍拉伸时，内应力集中在缠结链上，无法达到高倍拉伸。
只有适当浓度的冻胶溶液形成的初生态冻胶纤维，在一定的工艺条件下，使冻胶纤维中存在一定数量的缚结分子和缠结网络结构形态发生形变，分子链沿拉伸力方向伸展，拉伸力得以顺利地传递，才能实现高倍拉伸和纤维高性能化。
目前，已工业化的高性能UHMWPE 纤维以十氢萘为溶剂时，溶液浓度以15％，以石蜡油为溶剂时以8％为佳。
溶液的制备以悬浮溶液的均化配制，再进入双螺杆进行连续冻胶溶液的制备，继而进行连续挤出、计量、纺丝成型。
（3）凝胶纤维丝的纺制
纺丝过程是在纺丝温度下将均质冻胶溶液经喷丝头挤压入低温（或室温）气体（一般约几十毫米的空气层）后直接进入凝固浴中冷却成形，形成初生态冻胶纤维。
冻胶溶液在喷丝孔道内受剪切作用，部分溶剂被析出，大量的溶剂仍保留于冻胶丝条中，这些溶剂充满在网络结构内，凝胶丝的化学组成与纺丝原液的化学组成几乎是一样的。
一般而言，凝胶纺丝速度比较慢，喷孔的孔径又比较大，因此在喷丝孔内的剪切速率不大，凝胶丝的超分子结构和纺丝原液的超分子结构也基本相同，凝胶丝在生成后的10—30min 内，由于溶剂的增塑作用，大分子运动
比较容易，因此溶剂会从凝胶丝中大量析出，此时纤维拉伸倍数为零，但纤维中已产生少量结晶，体系发生尺寸收缩。
（4）萃取阶段
由于聚乙烯纺丝原液的制备采用了高温先溶胀后溶解的方法，在热力学上其溶解过程满足ΔHm<T·ΔSm。
纺丝后溶液温度急剧下降形成了冻胶态，此时在热力学上不再是平衡状态。
由上式亦可知温度T 的下降使得ΔHm 大于T·ΔSm，因此在此条件下定将发生相分离现象以期达到热力学上新的平衡状态。
一般认为只要温度低于聚合体的溶胀温度，整个体系呈冻胶状，聚乙烯大分子链和溶剂分子相互混合的比例和程度必定比溶液状态要低，即要发生相分离现象。
在微观上，由于大分子链互相缠结形成疏松大网络，吸引和包裹着许多溶剂分子，该相聚乙烯浓度约为30%-40%；另一相则主要是溶剂组成，聚乙烯浓度极低。
在相分离过程中，浓相中的溶剂基本留在丝条内，稀相中的溶剂则逐渐分离出来。
因此将凝固成形的初生丝放置一定时间，有利于相分离和部分溶剂的回收。
当纺丝用溶剂沸点较高时，采用萃取的方式，
选用沸点较低且易挥发的试剂作为萃取剂，将包含在冻胶原丝中的溶剂去除。
萃取剂可选用汽油、正己烷、
二甲苯、四氯化碳和卤代烷烃等。
萃取装置中加装超声波发生器可大大缩短萃取时间，提高萃取效率。
一
般用二甲苯在超声波中萃取。
如果萃取不干净，溶剂残留率高，则经牵伸后得到的纤维强度不能达到要求，
因而在萃取前进行预牵伸的目的是使凝胶丝条变细，有利于加快萃取过程中溶剂和萃取剂的交换速率，提高萃取效率。
萃取后的丝在室温下风干。
经萃取后的纤维置于自然干燥状态下，纤维随即发生明显收缩。
纤维刚从萃取剂内取出时收缩很快，曲线几乎呈直线上升，过一定时间后曲线弯曲并趋于平稳，最后随干燥时间的延长纤维基本保持恒定长度。
（5）热处理和超倍拉伸
凝胶丝条只有进行了热处理和超倍拉伸才能成为高强高模纤维。
要使凝胶丝的拉伸比达到几十倍，必须进行多级热拉伸，且拉伸速度较慢，丝条在热管中必须停留一定时间。
一般一级拉伸在较低的温度下（90℃左右）进行，拉伸倍数比较大；二级以上的拉伸要在较高的温度下（110℃）进行，拉伸倍数比较小。
调
节好热拉伸处理机的温度以及前后导辊的转速，确定热拉伸比，将萃取干燥后的冻胶丝在热拉伸处理机上进行超倍拉伸。
在拉伸张力作用下，冻胶纤维中较为松散的折叠链片晶逐渐致密化，并且使纤维中越来越多的具有很少缠结点的非晶区缚结分子先后被拉直靠拢而形成新的晶区，从而使纤维的结晶度、取向度得到较大提高。
纤维最终形成伸直链结晶、折叠链结晶和非晶区缚结分子并存的结构，纤维中这种伸直链结晶的形成正是导致聚乙烯纤维高强高模的本质所在。
经过热拉伸的丝条卷绕在筒管上（见下图）。
要提高纤维的强度和模量，必须提高拉伸比，影响最大拉伸倍数（λmax）的因素主要有：
①聚合体初始浓度的影响。
浓度过低（0.1％）不能形成凝胶，浓度过高，缠结数增多，不利于拉伸进行。
②聚合物的分子量。
分子量愈高，λmax 愈大，λmax ∝w0.5。
③聚合物的分子量分布。
④拉伸温度。
拉伸，特别是在结晶温度（80～90℃）的拉伸有利于λmax 的提高。