超高分子量聚乙烯纤维生产应用现状
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险。
３．４体育用品 由于ＵＨＭＷＰＥ纤维比强度、比模量高、韧性和损伤容限好，在体育用品上常作 为网球拍、滑雪板、冲浪板、防护手套、击剑服等体育用品的骨架材料，其性能较传 统材料好。制成的运动器械既耐用又能出好的成绩【１５】。 ３．５建筑工程加固增强材料 与普通加固增强材料相比，ＵＨＭＷＰＥ纤维具有较好的增稠效果，可以有效抑制轻 骨料的上浮，提高轻骨料混凝土的均匀化。由于较高的弹性模量和抗拉强度使其可协 同轻骨料受拉、抑制裂纹的扩展，也提高了轻骨料混凝土的各项力学指标。经掺混的
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
结（中期），最终导致伸直链结晶的微纤结构形成（后期）。最后将得到的原纤维进行纺织 加工即可。
３
ＵＨＭＷＰＥ纤维主要应用
３．１安全防护 由于ＵＨＭＷＰＥ纤维抗冲击韧性非常好，具有较强的比冲击吸收能量，采用ＵＨ ＭＷＰＥ纤维制成的防弹衣超轻且能很好的解决非贯穿性伤害。目前，发达国家已用来 制造防弹衣、坦克防弹装甲、运钞车车体、防弹头盔、防切割手套、防弹橡胶增强材 料等。据悉，自从美国发生９１１恐怖袭击后，防弹衣等产品的需求激增。在２００４年的 美伊战场上，宁波大成新材料公司制造的防弹头盔也发挥着重要的防护作用。 ３．２绳缆 用ＵＨＭＷＰＥ纤维制成的绳缆，具有耐腐蚀、重量轻、耐磨损、强度高、柔韧性 好等优点，常用于远洋船舶的牵引绳缆。在高空应用领域，如降落伞、飞机悬吊重物 的绳索、高空气球的吊索等，ＵＨＭＷＰＥ纤维绳缆也是首选。 ３．３渔业用具 目前，合成纤维已经成为制作渔网最为普遍的材料。在网线强度相同的条件下， 用ＵＨＭＷＰＥ纤维加工成的渔网比普通的纤维轻至少４０％，可以提高捕捞作业的劳动 效率，降低渔网破损率，减少渔船能耗。使用ＵＨＭＷＰＥ纤维制作的深海养殖网箱， 良好的机械性能能够很好的防治食肉鱼对经济鱼类的猎杀，有效地降低养殖成本及风
混凝土材料脆性低、韧性高，弯曲韧度系数是普通混凝土的１４倒“】。
３．６其它
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由于具有良好的生物相容性和耐久性，ＵＨＭＷＰＥ常用作生物材料，如牙托材料、 医用移植物和整形缝合等ｍ】。此外，常用ＵＨＭＷＰＥ纤维制成存储各类气体和液体介 质的压力容器。ＵＨＭＷＰＥ纤维介电常数低，介电损耗值低，电信号失真小，透射系数 高，是制作高性能轻质雷达罩的首选材料１１引。
４国内外ＵＨＭＷＰＥ纤维主要生产厂商
荷兰ＤＳＭ公司、美国ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ公司、日本东洋纺织公司是国外ＵＨＭＷＰＥ纤 维的主要生产厂商。其中，荷兰ＤＳＭ公司是世界上最大的生产厂商，也是该种纤维目 前质量最佳，品牌最全的制造商。上世纪８０年代，美国ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ与ＤＳＭ合作开发 的ＵＨＭＷＰＥ产品仅限于北美市场销售，对亚洲等广大发展中国实行技术封锁。日本 东洋纺织公司和ＤＳＭ合资在日本成立三井公司，其产品的销售仅限于日本和中国台湾 省。这三大主要国际生产厂商主要通过一系列新举措来降低生产成本，提高生产效率。 ＤＳＭ公司主要采用十氢萘为溶剂用凝胶纺丝法生产ＵＨＭＷＰＥ纤维。ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ在Ｄ ＳＭ工艺基础上将溶剂用矿物油代替昂贵的十氢萘，降低了ＵＨＭＷＰＥ纤维的生产成
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
面，改性效果较差）、辐射引发表面接枝处理（常用于改善纤维与其它基体间的黏结性能）
左筮
守ｏ
２
ＵＨＭＷＰＥ纤维生产方式
２．１生产工艺技术 ２０世纪７０年代首先由英国利兹大学【８１的Ｃａｐａｅｅｉｏ和Ｗａｒｄ研制成功。１９７９年 荷兰ＤＳＭ公司用十氢萘作溶剂，采用凝胶纺丝法成功制得并申请专利后， 立即引起
拉伸倍数下掣１３ｌ。由于在此阶段中常用的萃取剂易燃有毒，因而寻找环保无毒的萃取
剂已成为当今研究的热点之一。 ２．２．４冻胶纺丝的超倍热拉伸 超倍拉伸与常规纺丝法相对应。超倍热拉伸（简称超拉伸）是生产ＵＨＭＷＰＥ纤维的 主要方法。初生纤维都需经过拉伸才能成为成品纤维，其拉伸倍数通常在１０倍左右。 但经过萃取干燥后的冻胶纤维拉伸倍数均在２０倍以上，有的甚至达到上百倍，远大于 由熔体纺成纤维的拉伸倍数，因此常把冻胶纤维的拉伸称为超拉伸【ｌ ４１。超拉伸的目的 是在纤维的结晶度和取向度提高的基础上，使大分子链由原来的折叠链向伸直链结构 转变，这种伸直链的形成是导致ＵＨＭＷＰＥ纤维高强高模的原因。拉伸时，首先使呈 现大片晶的聚集体分解为稍有取向的片晶堆积（初期），随后片晶沿拉伸方向旋转和解缠
５结语 继续研究新的纺丝方法、提高ＵＨＭＷＰＥ纤维的结晶度和取向度以及研究切实可
行的表面处理方法是今后ＵＨＭＷＰＥ纤维的主要发展趋势。提高生产效率和力学性能、
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降低蠕变性能是ＵＨＭＷＰＥ纤维以后的主要发展目的。在科学技术日新月异的今天，Ｕ
ＨＭＷＰＥ纤维将有更大的发展潜力和应用市场。
１１０
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将制得的均质冻胶溶液在纺丝温度下经喷丝头挤压入油浴中冷却成冻胶丝。冻胶 溶液在喷丝孔内受剪切作用，部分溶剂被析出，大量的溶剂仍保留于冻胶丝条中。若 冻胶丝存放在溶剂中时，冻胶丝稳定而且不发生收缩。但若冻胶丝存放在空气中，不 施加张力，随着时间的推移，冻胶丝会发生收缩，纤维内的溶液将被部分挤出。为提 高纺丝速度和原丝内在质量１１¨，常在纺丝原液中添加硬脂酸铝。这是由于金属离子与 金属的相互作用，在表面形成了硬脂酸铝的吸附层，减弱了溶液的黏附。 ２．２．３冻胶纺丝的干燥萃取 初生冻胶纺丝由于含有大量的溶剂，其网络结构极其疏松，在拉伸力作用下极易 产生大分子间滑移，难以进行稳定的超倍率有效拉伸，也难以达到高强高模。为使冻 胶纤维具有拉伸的稳定性和有效性，通常在拉伸前用干燥萃取脱除纺丝中所含的溶剂。 萃取的机理主要是纺丝溶剂与萃取剂之间的相互扩散机理，即萃取剂渗入冻胶纤维中， 减弱了ＵＨＭＷＰＥ大分子与纺丝溶剂问的溶剂化效应，使溶剂分子扩散出来。一般的 萃取剂的选择需满足以下几个条件【１２】：对溶剂有良好的相混或相容性，萃取剂具有适 当的低沸点和高挥发性。经萃取干燥处理后的冻胶纤维最佳拉伸温度、最大拉伸倍率 上升和成品纤维力学性能均得到提高。 增加萃取温度、时间，冻胶纤维的溶剂脱除更彻底，最大拉伸倍数先提高，后渐 趋于平衡。经萃取后的冻胶原丝中包含着以萃取剂为主的大量溶剂。脱除溶剂后，较 原丝中溶剂化程度减弱，大分子链间作用增加，密集程度提高，宏观表现为利于拉伸 的进行。干燥温度和干燥收缩率对拉伸性能也具有一定的影响：较高的干燥温度可使 大分子网络有较大的回缩倾向，相互之间作用力增大，从而使结晶度提高，导致最大
世界上工业强国的关注和兴趣。该纤维的问世代表了合成纤维技术史上的一个新的里 程碑，目前常见的ＵＨＭＷＰＥ纤维生产技术有‘９】：表面结晶生长法、熔融纺丝法、Ｐｏｒ
ｔｅｒ固态挤出法、超拉伸或局部拉伸法、冻胶纺丝——超倍拉伸法等。其中冻胶纺丝一
一超倍拉伸法是目前唯一工业化的生产方法。 ２．２生产过程 ２．２．１溶解 所选用的ＵＨＭＷＰＥ分子量通常在ｌｘｌ０６＂－一４ｘ１０６范围为宜。分子量过低，制得的 纤维强度不高；但分子量越大，溶液浓度越低，不利于工业化生产。 根据高分子稀溶液理论：通常聚合物的溶解过程一般都比较缓慢，在溶解之前通 常要先经历“溶胀，，阶段，即先溶胀后溶解ｉ１们。溶胀过程主要使溶剂更好地渗透和扩散 到物质内部，从而减弱大分子链之间的强相互作用。由于ＵＨＭＷＰＥ分子链排列紧密 规整，分子链间相互作用力大，溶剂分子几乎不能进入晶区。若要使ＵＨＭＷＰＥ溶解， 须先吸收足够能量，使分子链运动足以破坏晶格，打破分子链的规整排列。因而选择 合适的溶剂十分重要，将ＵＨＭＷＰＥ粉末溶于适当的溶剂中，制得均质稳定的冻胶溶 液是实现冻胶纺丝的首要关键技术。该步骤的核心是选择良好的溶剂，荷兰ＤＳＭ公司 采用十氢萘作溶剂，美国Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ（原Ａｌｌｉｅｄ Ｓｉｇｎａｌ公司）以矿物油作溶剂，日本三井 以石蜡作溶剂，国内企业和研究机构主要以煤油和乳化混合油作溶剂。 ２．２．２冻胶纺丝的形成 冻胶原溶液的浓度决定了大分子链之间缠结点的数量，而缠结点数量的多寡又与 拉伸倍数和拉伸效果相关联。故冻胶纺丝溶液的浓度在冻胶纺丝成形中是一个关键问 题：浓度过高，分子的缠结点过多，拉伸阻力过大，无法实现大倍数的拉伸；浓度过 低，分子间的缠结点过少，拉伸时分子链产生滑移，造成拉伸不良。只有当冻胶纺丝 浓度适中时，分子链间的缠结点数量适量，拉伸效果达到最佳，原丝的内在质量优异。
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超高分子量聚乙烯纤维生产应用现状
尹文梅１，黄安平２，贾军纪２，朱博超２ （１．西北师范大学化学化工学院生态环境相关高分子材料教育部重点实验室甘肃省高分子材料 重点实验室甘肃７３００３０；２．中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心甘肃７３００６０）
本。三井公司在前人基础上采用更廉价的石蜡代替矿物油，同时用新的凝胶挤压——
超拉伸技术生产ＵＨＭＷＰＥ纤维【ｌ引。
由于上述国外三家企业拥有ＵＨＭＷＰＥ纤维生产技术和供货能力，所以相对垄断
了这一领域的世界高端市场【２们。国内ＵＨＭＷＰＥ纤维的研究生产比国外稍晚，２０世纪 ９０年代才逐渐形成规模化生产。因为发达国家对我国进行ＵＨＭＷＰＥ纤维生产进行技 术封锁，目前国内ＵＨＭＷＰＥ纤维的生产技术基本以国产技术为主，拥有自主知识产
要介绍了ＵＨＭＷＰＥ纤维生产方式、市场应用，同时对国内外主要生产厂家作简单阐
述。１Biblioteka ＵＨＭＷＰＥ纤维基本特性１２１ ＵＨＭＷＰＥ纤维具有优良的基本特性：质轻，密度只有碳纤维的１／２，芳纶的２／３；
优良的耐冲击性能，在相同条件下，ＵＨＭＷＰＥ纤维复合材料冲击吸收能量分别是碳纤 维的１．８倍，芳纶的２．６倍；分子高度取向和有序性，耐候性强，经１５００ ｈ日晒后， 纤维强度保持率达８０％；耐低温性好，使用温度可达．１５０℃；ＵＨＭＷＰＥ纤维绳索 破裂循环数、耐磨性能和弯曲疲劳均比碳纤维、芳纶高，更适用于绳索；还具有耐紫 外线辐射、介电常数低、电磁波透射率高、抗切割等优异性能。 尽管ＵＨＭＷＰＥ纤维具有诸多优良品质，但还是存在不足［３１：由于ＵＨＭＷＰＥ大 分子链间的滑移，易发生蠕变现象；ＵＨＭＷＰＥ纤维玻璃化转变温度及熔点都很低且存 在蠕变问题，耐热性较差；由于其高度的取向和高结晶性能，界面黏结性差；ＵＨＭＷ ＰＥ纤维长链分子间范德华力较弱，使得ＵＨＭＷＰＥ纤维轴向压缩强度只有拉伸强度的 １／１２＂－＇１／６；对钝伤的防护能力不理想。为解决上述问题，通常对ＵＨＭＷＰＥ纤维表面 进行改性研究。 常见改性方法有【４￣７】：化学试剂处理（常通过化学试剂在纤维表面引入极性基团）、 等离子处理（主要作用于纤维表面有限深度内数个分子）、电晕放电（主要作用于纤维表
摘要：概述了超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）纤维的主要性质，详细介绍了ＵＨＭＷＰＥ纤维的制备 过程和国内外主要生产厂家，阐述了ＵＨＭＷＰＥ纤维在各个领域内的实际应用效果和现状．
关键字：超高分子量聚乙烯纤维；生产；应用
超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）是指重均分子量在１００万以上的聚乙烯。与普通的 聚乙烯相比，具有耐磨、耐腐蚀、自润滑、可持续利用等诸多的优良性质【１１。以ＵＨＭ ＷＰＥ为基础原料制造的纤维使化学纤维工业有了新的飞跃。ＵＨＭＷＰＥ纤维是继碳纤 维、芳纶之后的第三代高强高模高科技特种纤维。在各个方面都有广泛应用。本文主
权，我国已成为第三个ＵＨＭＷＰＥ纤维自主生产国１２１１。国内主要ＵＨＭＷＰＥ纤维生产
厂家有北京同益中特种纤维技术开发有限公司、宁波大成新材料股份有限公司、中石 化仪征化纤公司、上海斯瑞聚合体科技有限公司、山东爱地高分子材料有限公司等。 部分国内生产厂家的产品质量已能满足国内外的高端市场，国产产品品质不断提 高，成套工程技术生产线已基本达到国际先进水平。通过高校等研究机构和企业相互 合作开发，国产ＵＨＭＷＰＥ纤维逐渐提高了国际市场的竞争力‘２２￣２３１。
３．４体育用品 由于ＵＨＭＷＰＥ纤维比强度、比模量高、韧性和损伤容限好，在体育用品上常作 为网球拍、滑雪板、冲浪板、防护手套、击剑服等体育用品的骨架材料，其性能较传 统材料好。制成的运动器械既耐用又能出好的成绩【１５】。 ３．５建筑工程加固增强材料 与普通加固增强材料相比，ＵＨＭＷＰＥ纤维具有较好的增稠效果，可以有效抑制轻 骨料的上浮，提高轻骨料混凝土的均匀化。由于较高的弹性模量和抗拉强度使其可协 同轻骨料受拉、抑制裂纹的扩展，也提高了轻骨料混凝土的各项力学指标。经掺混的
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
结（中期），最终导致伸直链结晶的微纤结构形成（后期）。最后将得到的原纤维进行纺织 加工即可。
３
ＵＨＭＷＰＥ纤维主要应用
３．１安全防护 由于ＵＨＭＷＰＥ纤维抗冲击韧性非常好，具有较强的比冲击吸收能量，采用ＵＨ ＭＷＰＥ纤维制成的防弹衣超轻且能很好的解决非贯穿性伤害。目前，发达国家已用来 制造防弹衣、坦克防弹装甲、运钞车车体、防弹头盔、防切割手套、防弹橡胶增强材 料等。据悉，自从美国发生９１１恐怖袭击后，防弹衣等产品的需求激增。在２００４年的 美伊战场上，宁波大成新材料公司制造的防弹头盔也发挥着重要的防护作用。 ３．２绳缆 用ＵＨＭＷＰＥ纤维制成的绳缆，具有耐腐蚀、重量轻、耐磨损、强度高、柔韧性 好等优点，常用于远洋船舶的牵引绳缆。在高空应用领域，如降落伞、飞机悬吊重物 的绳索、高空气球的吊索等，ＵＨＭＷＰＥ纤维绳缆也是首选。 ３．３渔业用具 目前，合成纤维已经成为制作渔网最为普遍的材料。在网线强度相同的条件下， 用ＵＨＭＷＰＥ纤维加工成的渔网比普通的纤维轻至少４０％，可以提高捕捞作业的劳动 效率，降低渔网破损率，减少渔船能耗。使用ＵＨＭＷＰＥ纤维制作的深海养殖网箱， 良好的机械性能能够很好的防治食肉鱼对经济鱼类的猎杀，有效地降低养殖成本及风
混凝土材料脆性低、韧性高，弯曲韧度系数是普通混凝土的１４倒“】。
３．６其它
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
由于具有良好的生物相容性和耐久性，ＵＨＭＷＰＥ常用作生物材料，如牙托材料、 医用移植物和整形缝合等ｍ】。此外，常用ＵＨＭＷＰＥ纤维制成存储各类气体和液体介 质的压力容器。ＵＨＭＷＰＥ纤维介电常数低，介电损耗值低，电信号失真小，透射系数 高，是制作高性能轻质雷达罩的首选材料１１引。
４国内外ＵＨＭＷＰＥ纤维主要生产厂商
荷兰ＤＳＭ公司、美国ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ公司、日本东洋纺织公司是国外ＵＨＭＷＰＥ纤 维的主要生产厂商。其中，荷兰ＤＳＭ公司是世界上最大的生产厂商，也是该种纤维目 前质量最佳，品牌最全的制造商。上世纪８０年代，美国ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ与ＤＳＭ合作开发 的ＵＨＭＷＰＥ产品仅限于北美市场销售，对亚洲等广大发展中国实行技术封锁。日本 东洋纺织公司和ＤＳＭ合资在日本成立三井公司，其产品的销售仅限于日本和中国台湾 省。这三大主要国际生产厂商主要通过一系列新举措来降低生产成本，提高生产效率。 ＤＳＭ公司主要采用十氢萘为溶剂用凝胶纺丝法生产ＵＨＭＷＰＥ纤维。ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ在Ｄ ＳＭ工艺基础上将溶剂用矿物油代替昂贵的十氢萘，降低了ＵＨＭＷＰＥ纤维的生产成
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
面，改性效果较差）、辐射引发表面接枝处理（常用于改善纤维与其它基体间的黏结性能）
左筮
守ｏ
２
ＵＨＭＷＰＥ纤维生产方式
２．１生产工艺技术 ２０世纪７０年代首先由英国利兹大学【８１的Ｃａｐａｅｅｉｏ和Ｗａｒｄ研制成功。１９７９年 荷兰ＤＳＭ公司用十氢萘作溶剂，采用凝胶纺丝法成功制得并申请专利后， 立即引起
拉伸倍数下掣１３ｌ。由于在此阶段中常用的萃取剂易燃有毒，因而寻找环保无毒的萃取
剂已成为当今研究的热点之一。 ２．２．４冻胶纺丝的超倍热拉伸 超倍拉伸与常规纺丝法相对应。超倍热拉伸（简称超拉伸）是生产ＵＨＭＷＰＥ纤维的 主要方法。初生纤维都需经过拉伸才能成为成品纤维，其拉伸倍数通常在１０倍左右。 但经过萃取干燥后的冻胶纤维拉伸倍数均在２０倍以上，有的甚至达到上百倍，远大于 由熔体纺成纤维的拉伸倍数，因此常把冻胶纤维的拉伸称为超拉伸【ｌ ４１。超拉伸的目的 是在纤维的结晶度和取向度提高的基础上，使大分子链由原来的折叠链向伸直链结构 转变，这种伸直链的形成是导致ＵＨＭＷＰＥ纤维高强高模的原因。拉伸时，首先使呈 现大片晶的聚集体分解为稍有取向的片晶堆积（初期），随后片晶沿拉伸方向旋转和解缠
５结语 继续研究新的纺丝方法、提高ＵＨＭＷＰＥ纤维的结晶度和取向度以及研究切实可
行的表面处理方法是今后ＵＨＭＷＰＥ纤维的主要发展趋势。提高生产效率和力学性能、
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
降低蠕变性能是ＵＨＭＷＰＥ纤维以后的主要发展目的。在科学技术日新月异的今天，Ｕ
ＨＭＷＰＥ纤维将有更大的发展潜力和应用市场。
１１０
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
将制得的均质冻胶溶液在纺丝温度下经喷丝头挤压入油浴中冷却成冻胶丝。冻胶 溶液在喷丝孔内受剪切作用，部分溶剂被析出，大量的溶剂仍保留于冻胶丝条中。若 冻胶丝存放在溶剂中时，冻胶丝稳定而且不发生收缩。但若冻胶丝存放在空气中，不 施加张力，随着时间的推移，冻胶丝会发生收缩，纤维内的溶液将被部分挤出。为提 高纺丝速度和原丝内在质量１１¨，常在纺丝原液中添加硬脂酸铝。这是由于金属离子与 金属的相互作用，在表面形成了硬脂酸铝的吸附层，减弱了溶液的黏附。 ２．２．３冻胶纺丝的干燥萃取 初生冻胶纺丝由于含有大量的溶剂，其网络结构极其疏松，在拉伸力作用下极易 产生大分子间滑移，难以进行稳定的超倍率有效拉伸，也难以达到高强高模。为使冻 胶纤维具有拉伸的稳定性和有效性，通常在拉伸前用干燥萃取脱除纺丝中所含的溶剂。 萃取的机理主要是纺丝溶剂与萃取剂之间的相互扩散机理，即萃取剂渗入冻胶纤维中， 减弱了ＵＨＭＷＰＥ大分子与纺丝溶剂问的溶剂化效应，使溶剂分子扩散出来。一般的 萃取剂的选择需满足以下几个条件【１２】：对溶剂有良好的相混或相容性，萃取剂具有适 当的低沸点和高挥发性。经萃取干燥处理后的冻胶纤维最佳拉伸温度、最大拉伸倍率 上升和成品纤维力学性能均得到提高。 增加萃取温度、时间，冻胶纤维的溶剂脱除更彻底，最大拉伸倍数先提高，后渐 趋于平衡。经萃取后的冻胶原丝中包含着以萃取剂为主的大量溶剂。脱除溶剂后，较 原丝中溶剂化程度减弱，大分子链间作用增加，密集程度提高，宏观表现为利于拉伸 的进行。干燥温度和干燥收缩率对拉伸性能也具有一定的影响：较高的干燥温度可使 大分子网络有较大的回缩倾向，相互之间作用力增大，从而使结晶度提高，导致最大
世界上工业强国的关注和兴趣。该纤维的问世代表了合成纤维技术史上的一个新的里 程碑，目前常见的ＵＨＭＷＰＥ纤维生产技术有‘９】：表面结晶生长法、熔融纺丝法、Ｐｏｒ
ｔｅｒ固态挤出法、超拉伸或局部拉伸法、冻胶纺丝——超倍拉伸法等。其中冻胶纺丝一
一超倍拉伸法是目前唯一工业化的生产方法。 ２．２生产过程 ２．２．１溶解 所选用的ＵＨＭＷＰＥ分子量通常在ｌｘｌ０６＂－一４ｘ１０６范围为宜。分子量过低，制得的 纤维强度不高；但分子量越大，溶液浓度越低，不利于工业化生产。 根据高分子稀溶液理论：通常聚合物的溶解过程一般都比较缓慢，在溶解之前通 常要先经历“溶胀，，阶段，即先溶胀后溶解ｉ１们。溶胀过程主要使溶剂更好地渗透和扩散 到物质内部，从而减弱大分子链之间的强相互作用。由于ＵＨＭＷＰＥ分子链排列紧密 规整，分子链间相互作用力大，溶剂分子几乎不能进入晶区。若要使ＵＨＭＷＰＥ溶解， 须先吸收足够能量，使分子链运动足以破坏晶格，打破分子链的规整排列。因而选择 合适的溶剂十分重要，将ＵＨＭＷＰＥ粉末溶于适当的溶剂中，制得均质稳定的冻胶溶 液是实现冻胶纺丝的首要关键技术。该步骤的核心是选择良好的溶剂，荷兰ＤＳＭ公司 采用十氢萘作溶剂，美国Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ（原Ａｌｌｉｅｄ Ｓｉｇｎａｌ公司）以矿物油作溶剂，日本三井 以石蜡作溶剂，国内企业和研究机构主要以煤油和乳化混合油作溶剂。 ２．２．２冻胶纺丝的形成 冻胶原溶液的浓度决定了大分子链之间缠结点的数量，而缠结点数量的多寡又与 拉伸倍数和拉伸效果相关联。故冻胶纺丝溶液的浓度在冻胶纺丝成形中是一个关键问 题：浓度过高，分子的缠结点过多，拉伸阻力过大，无法实现大倍数的拉伸；浓度过 低，分子间的缠结点过少，拉伸时分子链产生滑移，造成拉伸不良。只有当冻胶纺丝 浓度适中时，分子链间的缠结点数量适量，拉伸效果达到最佳，原丝的内在质量优异。
２０１４化纤非织造材料行业战略联盟研讨会论文集（湖南・常德）
超高分子量聚乙烯纤维生产应用现状
尹文梅１，黄安平２，贾军纪２，朱博超２ （１．西北师范大学化学化工学院生态环境相关高分子材料教育部重点实验室甘肃省高分子材料 重点实验室甘肃７３００３０；２．中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心甘肃７３００６０）
本。三井公司在前人基础上采用更廉价的石蜡代替矿物油，同时用新的凝胶挤压——
超拉伸技术生产ＵＨＭＷＰＥ纤维【ｌ引。
由于上述国外三家企业拥有ＵＨＭＷＰＥ纤维生产技术和供货能力，所以相对垄断
了这一领域的世界高端市场【２们。国内ＵＨＭＷＰＥ纤维的研究生产比国外稍晚，２０世纪 ９０年代才逐渐形成规模化生产。因为发达国家对我国进行ＵＨＭＷＰＥ纤维生产进行技 术封锁，目前国内ＵＨＭＷＰＥ纤维的生产技术基本以国产技术为主，拥有自主知识产
要介绍了ＵＨＭＷＰＥ纤维生产方式、市场应用，同时对国内外主要生产厂家作简单阐
述。１Biblioteka ＵＨＭＷＰＥ纤维基本特性１２１ ＵＨＭＷＰＥ纤维具有优良的基本特性：质轻，密度只有碳纤维的１／２，芳纶的２／３；
优良的耐冲击性能，在相同条件下，ＵＨＭＷＰＥ纤维复合材料冲击吸收能量分别是碳纤 维的１．８倍，芳纶的２．６倍；分子高度取向和有序性，耐候性强，经１５００ ｈ日晒后， 纤维强度保持率达８０％；耐低温性好，使用温度可达．１５０℃；ＵＨＭＷＰＥ纤维绳索 破裂循环数、耐磨性能和弯曲疲劳均比碳纤维、芳纶高，更适用于绳索；还具有耐紫 外线辐射、介电常数低、电磁波透射率高、抗切割等优异性能。 尽管ＵＨＭＷＰＥ纤维具有诸多优良品质，但还是存在不足［３１：由于ＵＨＭＷＰＥ大 分子链间的滑移，易发生蠕变现象；ＵＨＭＷＰＥ纤维玻璃化转变温度及熔点都很低且存 在蠕变问题，耐热性较差；由于其高度的取向和高结晶性能，界面黏结性差；ＵＨＭＷ ＰＥ纤维长链分子间范德华力较弱，使得ＵＨＭＷＰＥ纤维轴向压缩强度只有拉伸强度的 １／１２＂－＇１／６；对钝伤的防护能力不理想。为解决上述问题，通常对ＵＨＭＷＰＥ纤维表面 进行改性研究。 常见改性方法有【４￣７】：化学试剂处理（常通过化学试剂在纤维表面引入极性基团）、 等离子处理（主要作用于纤维表面有限深度内数个分子）、电晕放电（主要作用于纤维表
摘要：概述了超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）纤维的主要性质，详细介绍了ＵＨＭＷＰＥ纤维的制备 过程和国内外主要生产厂家，阐述了ＵＨＭＷＰＥ纤维在各个领域内的实际应用效果和现状．
关键字：超高分子量聚乙烯纤维；生产；应用
超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）是指重均分子量在１００万以上的聚乙烯。与普通的 聚乙烯相比，具有耐磨、耐腐蚀、自润滑、可持续利用等诸多的优良性质【１１。以ＵＨＭ ＷＰＥ为基础原料制造的纤维使化学纤维工业有了新的飞跃。ＵＨＭＷＰＥ纤维是继碳纤 维、芳纶之后的第三代高强高模高科技特种纤维。在各个方面都有广泛应用。本文主
权，我国已成为第三个ＵＨＭＷＰＥ纤维自主生产国１２１１。国内主要ＵＨＭＷＰＥ纤维生产
厂家有北京同益中特种纤维技术开发有限公司、宁波大成新材料股份有限公司、中石 化仪征化纤公司、上海斯瑞聚合体科技有限公司、山东爱地高分子材料有限公司等。 部分国内生产厂家的产品质量已能满足国内外的高端市场，国产产品品质不断提 高，成套工程技术生产线已基本达到国际先进水平。通过高校等研究机构和企业相互 合作开发，国产ＵＨＭＷＰＥ纤维逐渐提高了国际市场的竞争力‘２２￣２３１。