編輯/崔書健

隨著國產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維加工技術的日益成熟，其正展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛻脙r值

去年10月，集橋、島、隧于一體的港珠澳大橋正式通車，使得珠海、香港、澳門三地形成“一小時都市圈”。在這被譽為“世界新七大奇跡”的背后，超高分子量聚乙烯纖維起到了巨大的作用。港珠澳大橋吊裝使用的纜繩就是由14 萬根高性能聚乙烯纖維共同組成并實現(xiàn)了大橋海底隧道的最終接頭。此外，憑借其自身的優(yōu)異性能，尤其是高強高模的特點，超高分子量聚乙烯纖維在紡織服裝、體育用品、醫(yī)療器材、增強材料等方面展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛢r值。由此，高性能纖維新材料的研發(fā)也逐漸被列入我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，成為化纖行業(yè)重要的組成部分。

超高分子量聚乙烯纖維(Ultrahigh molecular weight polyethylene，UHMWPE)，又稱高強高模聚乙烯纖維、高取向度聚乙烯纖維、高性能聚乙烯纖維，是目前所知強質(zhì)比最高的纖維材料，與碳纖維、芳綸并稱為當代三大高性能纖維，是促進高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要新材料，也是涉及國防和航空航天工業(yè)的必要材料。近年來，隨著國產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維加工技術的日益成熟，生產(chǎn)成本和產(chǎn)品價格的下降，以及超高分子量聚乙烯纖維制品在國防和民用領域的研究，進一步刺激了超高分子量聚乙烯的發(fā)展，擴大了其市場應用范圍。

1 兩大技術流派

國際上UHMWPE 纖維主要有兩大品牌：Dyneema?（荷蘭帝斯曼公司、日本東洋紡公司）和Spectra?（美國霍尼韋爾公司），相應代表了兩條不同的生產(chǎn)工藝技術路線。一條是以Dyneema?為代表的高揮發(fā)性溶劑（如十氫萘）的溶液干法凍膠紡絲技術路線，簡稱干法技術；一條是以Spectra?為代表的低揮發(fā)性溶劑（如礦物油）的溶液濕法凍膠紡絲技術路線，簡稱濕法技術。干法紡絲與濕法紡絲最大的區(qū)別在于是否使用萃取劑，干法技術采用直接加熱將有機溶劑揮發(fā)出來，濕法技術則采用一種溶劑溶解超高分子量聚乙烯樹脂得到紡絲溶液，經(jīng)擠出成型后通過另外一種高揮發(fā)性萃取劑將原有溶劑萃取出來。

荷蘭帝斯曼公司1990年在荷蘭的Heerlen 工廠建成第一條干法凍膠紡絲生產(chǎn)線并進行Dyneema SK 系列產(chǎn)品商業(yè)化生產(chǎn)與市場開拓。隨后的幾年里，該公司為保持技術先進性，擴大產(chǎn)品全球市場份額，投入大量資金開發(fā)關鍵技術和產(chǎn)品，并在多處開設工廠，纖維的性能處于國際先進水平，得到了下游用戶的廣泛關注和認可。根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，荷蘭和美國的工廠在2008年產(chǎn)能合計達到4500t/a，2010年增至6000t/a。

美國霍尼韋爾公司擁有濕法紡絲技術，最初美國聯(lián)信公司在帝斯曼公司工藝路線的基礎上開發(fā)出濕法工藝，后聯(lián)信公司被霍尼韋爾公司并購，后者成為國外唯一擁有濕法紡絲技術的公司，2010年其下屬工廠產(chǎn)能已達到3000t/a。

表1 國外高性能聚乙烯纖維主要生產(chǎn)商情況

表2 國內(nèi)高性能聚乙烯纖維主要生產(chǎn)商情況

我國自20世紀80年代開展凍膠紡絲制備UHMWPE 纖維的研究工作，尤其是近10年來，我國UHMWPE 纖維發(fā)展較快，技術路線也分為濕法路線和干法路線。

濕法紡絲技術主要由東華大學開發(fā)，形成了具有我國自主知識產(chǎn)權的成套技術，采用該項技術用于制備UHMWPE 纖維的規(guī)?；髽I(yè)主要有北京同益中特種纖維技術開發(fā)公司、湖南中泰特種裝備有限公司、寧波大成新材料股份有限公司、山東愛地高分子材料有限公司、北京威亞高性能纖維有限公司和上海斯瑞科技有限公司等。

干法紡絲技術路線由中國紡織科學研究院有限公司和南化集團研究院合作開發(fā)，于2005年建成了30t/a 高性能聚乙烯纖維擴試線，打通了關鍵技術及開發(fā)出核心設備，得到的纖維性能優(yōu)良。2008年儀征化纖公司建成300t/a 生產(chǎn)線，標志著國產(chǎn)高性能聚乙烯纖維干法紡絲工藝邁進了產(chǎn)業(yè)化的行列；2011年，儀征化纖公司成功建成1000t/a 干法紡絲生產(chǎn)線，2016年，第二條千噸級生產(chǎn)線順利投入運營。

2 纖維優(yōu)異性能

2.1 物理性質(zhì)

UHMWPE 纖維由碳氫大分子鏈組合而成，具有出色的物理性能，例如，比強度和比模量是目前已知纖維中最高的，其比強度分別為高強度碳纖維的2 倍、鋼材的14 倍，具有其他纖維不可比擬的優(yōu)勢。

1）具有高強高模特性。由于UHMWPE 纖維相對分子質(zhì)量高，分子鏈充分伸展，纖維高度取向結晶，強度和模量均表現(xiàn)出較高水平。20世紀30年代，即有學者對UHMWPE 纖維的理論極限強度和模量進行了研究，基于分子鏈斷裂機理的假設，理論極限強度達到了279cN/dtex，理論極限模量3561cN/dtex。目前限于生產(chǎn)技術水平，束絲斷裂強度最高僅到45cN/dtex，初始模量約為2000cN/dtex，但是該值與其他纖維相比，已經(jīng)表現(xiàn)出出色的力學性能。

2）具有極強的耐磨性，其摩擦系數(shù)為0.05~0.11，居塑料首位，是普通塑料的5~7 倍、鋼材的7~10 倍。

3）具有極高的耐沖擊性，比沖擊總吸收能量高，沖擊強度在現(xiàn)有塑料中最高，即使在-70℃條件下，仍保持相當高的沖擊強度。

4）密度低，約為0.97g/cm3。

5）具有優(yōu)異的自潤滑性，與聚四氟乙烯（PTFE）相當。

6）耐疲勞、耐彎曲性好，所制成的纜繩反復加載7000 次，強力保持100%。

7）電波易透射，在各種電波頻率下均表現(xiàn)出優(yōu)異的介電性能，介電常數(shù)ε ≤3.0，介電損耗角正切值tanδ=10-4。

8）耐候性好，紫外線連續(xù)照射1500h，強度保持在90%以上。

9）耐低溫性好，-160℃下性能保持率良好，是目前唯一可在接近絕對零度溫度下工作的一種工程塑料。

10）具有極好的耐環(huán)境應力開裂性，是普通高密度聚乙烯（HDPE）纖維的200 倍。

11）具有優(yōu)良的抵抗快速開裂能力，電絕緣性、導熱性、耐γ 射線性良好等特點。

2.1 化學性質(zhì)

UHMWPE 纖維結晶度高，無活性官能團，表面能低，化學性質(zhì)穩(wěn)定。普通酸、堿、鹽條件下，纖維性質(zhì)不發(fā)生任何改變，具有強的耐腐蝕性。纖維表面光滑平整，與其他材料的界面黏結度低，對其表面染色或噴漆時，容易出現(xiàn)掉色、掉漆等現(xiàn)象。為了改善界面的相容性、黏結性，滿足該纖維在復合材料等領域內(nèi)的需求，國內(nèi)外學者對纖維表面改性進行了大量研究，希望通過表面刻蝕、修飾或增加官能團等方式，改變纖維的物理化學性質(zhì)。表面改性的方法主要包括電暈處理、輝光放電處理、化學刻蝕、離子束輻射、等離子體處理、紫外接枝、酶催化接枝等。

通過對纖維表面改性賦予纖維一些新特性的同時，纖維本身的特性也或多或少受到破壞，嚴重影響纖維的綜合性能指標。通過共混技術，改善纖維的性能得到廣泛認可，該技術主要為在紡絲的過程中添加功能材料，共同擠出成型，得到含有功能材料的纖維，克服纖維缺點。例如，UHMWPE 有色纖維，通過在紡絲的過程中添加顏料，纖維色澤均勻、色牢度高、顏色豐富，對纖維的其他性能幾乎不產(chǎn)生負面影響。

表3 UHMWPE 纖維用抗氧劑

3 主流制備工藝

3.1 濕法技術

濕法工藝路線采用低揮發(fā)有機物（如液狀石蠟、固體石蠟）作為溶劑，首先將UHMWPE 樹脂和助劑等加到溶劑中，經(jīng)過一段時間的升溫溶脹，投入到雙螺旋擠出機中，經(jīng)過增壓、預過濾、精確計量，從噴絲組件擠出進入凝固浴槽冷卻固化成型，得到含有溶劑的濕態(tài)凍膠原絲。利用高揮發(fā)性和優(yōu)良萃取性能的萃取劑經(jīng)連續(xù)萃取裝置多級萃取凍膠原絲，使低揮發(fā)性溶劑從凍膠原絲中置換出來。含有萃取劑的凍膠原絲經(jīng)過連續(xù)多級干燥裝置，使萃取劑充分氣化逸出，得到干態(tài)原絲，最后經(jīng)過高倍熱拉伸得到高強高模聚乙烯纖維。紡絲過程中回收的溶劑和萃取劑、少量水等形成的混合物，收集后送至精餾裝置分離回收，循環(huán)利用。

表4 不同牽伸工藝條件下纖維性能指標的變化

雙螺桿擠出機因具有高效混合、高效溶解和高效輸送等特點，是目前溶解UHMWPE 樹脂的主要手段之一。UHMWPE 樹脂在白油中的溶解過程是聚乙烯大分子鏈與白油溶劑分子之間相互擴散的物理過程，UHMWPE 大分子的結晶溫度在140℃左右，但是在白油體系中，UHMWPE 的溶解溫度在200℃左右，遠高于其結晶溫度，此時必須借助于雙螺旋擠出機強烈的剪切和捏合作用，使其形成均勻溶液，從而避免出現(xiàn)由于大量凝膠粒子的存在而形成不勻凍膠體的現(xiàn)象。

濕法技術最大的特點在于采用萃取劑置換出紡絲溶劑，效果較好的萃取劑主要有氟氯烴（三氯三氟乙烷）、二氯甲烷、二氯乙烷、二甲苯、甲苯、汽油等，雖然氟氯烴具有萃取效率高、低毒、不燃等優(yōu)點，但受到保護臭氧層等國際公約的限制，被逐步淘汰。尋求高效、低毒、安全的萃取劑一直是各生產(chǎn)廠商和研究人員的重點研究方向。而技術中所用到的溶劑多為價格低廉易得的礦物油。UHMWPE 樹脂一般被配置成4%~7%的濃度，添加一定量的抗氧劑等助劑，混合均勻后在90℃~100℃攪拌條件下溶脹2~5h，通過喂料口注入雙螺旋擠出機。目前抗氧劑多采用酚類、亞磷酸酯類、硫酸酯類等。

3.2 干法技術

產(chǎn)業(yè)化的干法技術是采用高揮發(fā)性有機溶劑（如十氫萘）制備超高分子量聚乙烯紡絲原液，依次經(jīng)過溶脹、雙螺旋擠出機溶解、增壓過濾、計量噴絲、風冷干燥等工藝得到干態(tài)原絲，再經(jīng)過后紡高倍熱拉伸得到高強高模聚乙烯纖維，整個過程不使用萃取劑。

在風冷干燥環(huán)節(jié)，為了形成穩(wěn)定的風場把溶劑帶走，目前風冷方式采用側吹風形式，紡絲細流中一部分十氫萘揮發(fā)出來，被側吹風帶出，此時的紡絲細流固化形成凍膠絲，剩余十氫萘隨凍膠絲進入紡絲甬道，經(jīng)過甬道內(nèi)的惰性氣體吹掃后逸出，凍膠絲變成干態(tài)原絲。在冷卻和干燥的過程中逸出的十氫萘氣體隨惰性氣體進入溶劑回收系統(tǒng)進行冷卻回收，得到的十氫萘進入配料系統(tǒng)待用，惰性氣體循環(huán)利用，此過程無溶劑滲出，具有安全可靠、節(jié)能環(huán)保等特點。

由于干態(tài)原絲的強度和模量遠遠達不到高強高模的要求，需要增加高度取向的伸直鏈結構，提高聚乙烯的結晶度，賦予其高強高模的特點。根據(jù)纖維的拉伸原理，初生纖維是兼具黏性和彈性的高聚物黏彈體，為了取得高取向的超高分子量聚乙烯纖維，需要根據(jù)纖維熔點的增加，升高拉伸溫度，采取多級拉伸。工業(yè)化的后紡牽伸多采用三級低速高倍熱拉伸，每一級溫度逐步升高，但是倍率逐步降低，保證得到的纖維力學性能優(yōu)異、毛絲少、合格率高。

經(jīng)過多次牽伸后，纖維內(nèi)部晶區(qū)得到進一步完善，纖維主體內(nèi)的折疊鏈晶向高取向的伸直鏈晶轉變。牽伸的目的在于提高纖維內(nèi)部晶體總含量及伸直鏈晶含量，一方面牽伸溫度及倍率是影響晶體形成的重要因素；另一方面，晶體的形成是一個動態(tài)漸變過程，無定形鏈段向折疊鏈晶轉變，折疊鏈晶向伸直鏈晶的轉變緩慢，尤其是伸直鏈晶的形成，所需條件更加苛刻，這也是工業(yè)化制備高強高模聚乙烯纖維牽伸速率較慢的原因之一。

3.3 熔融紡絲

一般情況下，熔融紡絲工藝為UHMWPE 樹脂單獨或與石蠟、低分子聚乙烯等按一定比例混合熔融，從噴絲孔擠出，在水槽中冷卻凝固后經(jīng)低倍率牽伸得到最終成品，所用的分子量一般不超過100 萬，隨著分子量增加，熔融紡絲難度增加，需要添加更多的低分子量聚乙烯或其他小分子物質(zhì)助熔。為了保證能夠得到較好的力學性能，加工過程中還需要萃取出全部或部分小分子物質(zhì)。選用的UHMWPE 樹脂相對分子質(zhì)量普遍較低，再加上纖維中低分子物質(zhì)殘留量高，導致力學性能偏低，一般為15~20cN/dtex。

熔融紡絲無需溶脹、溶解過程，采用雙螺桿熔融，紡絲速度快，生產(chǎn)效率高，工藝路線簡單環(huán)保，生產(chǎn)成本遠低于溶液紡絲。對于共混改性劑添加量較小的工藝路線，甚至可免除萃取工序。單從成本上講，產(chǎn)品在中強中模應用方面具有明顯優(yōu)勢。然而，目前熔融紡絲工藝還存在以下問題。

1）纖維力學性能較低。為了降低黏度，增加熔體的流動性，目前熔融紡絲所采用的UHMWPE樹脂分子量較低，極大影響了纖維的力學性能指標。

2）增速效果較低。目前高效共混改性劑種類較少，增速效率較低，為了提高熔體流動性，小分子或低分子共混改性及添加量較大，影響到多級高倍牽伸時大分子的有效取向，必須降低低分子共混劑以實現(xiàn)高倍牽伸，不得不使用萃取工藝，從而增加了加工成本和環(huán)保費用。

3）研發(fā)工作滯后。國內(nèi)主要UHMWPE 纖維生產(chǎn)企業(yè)過多關注高強高模等產(chǎn)品核心性能的提高，集中于溶液紡絲工藝的改進，如尋找新型溶劑、萃取劑、干燥設備等。熔融紡絲工藝及設備研發(fā)較少，中強中模纖維制備水平較低。

4）市場開發(fā)緩慢。熔融紡絲得到的產(chǎn)品在中強中模纖維應用領域內(nèi)關注度不高，市場過多關注防護服、高端纜繩等領域，其他相關產(chǎn)品開發(fā)及應用嚴重滯后，比如市場對強度要求不高的防切割手套等產(chǎn)品，如果采用熔融紡絲方法制備共混纖維，成本可能會顯著下降。

4 當前存在問題

4.1 UHMWPE 樹脂的降解性

UHMWPE 樹脂在良溶劑中，通過雙螺桿擠出機在高溫條件下溶解，得到的溶液均勻，可紡性能好，經(jīng)過噴絲、固化成型、干燥、后紡高倍熱拉伸等過程得到高強高模聚乙烯纖維。但是在溶解紡絲過程中，UHMWPE 的相對分子質(zhì)量幾乎降解一半，即使加入抗氧化劑也避免不了。降解問題的存在，直接導致纖維的強度和模量等指標下降。

4.2 紡絲溶液濃度低

制備高強高模聚乙烯纖維，需要采用較高分子量的樹脂，黏均分子量一般在450 萬以上，樹脂在溶劑中的濃度為4%~10%，繼續(xù)提高濃度，就會出現(xiàn)溶解不完全等現(xiàn)象，很難進行紡絲。低濃度的紡絲溶液，直接造成UHMWPE纖維生產(chǎn)效率低，成本居高不下。

4.3 規(guī)?；潭鹊?/h3>

國內(nèi)目前約有30 家企業(yè)生產(chǎn)高強高模聚乙烯纖維，年產(chǎn)能已經(jīng)超過2萬噸，但是年產(chǎn)能在千噸級的企業(yè)數(shù)量不多。國外單條生產(chǎn)線產(chǎn)能普遍在500t/a 左右，也有個別公司達到800t/a。但是國內(nèi)單線產(chǎn)能多在200t/a，很難達到300t/a。為了提高總產(chǎn)能，國內(nèi)生產(chǎn)廠家不得不增加生產(chǎn)線，從而造成投資成本高、生產(chǎn)效率低、能耗高，大規(guī)模化生產(chǎn)較難實現(xiàn)。

4.4 安全環(huán)保

UHMWPE 纖維在溶液紡絲中用到大量有機溶劑，包括揮發(fā)性有機溶劑或萃取劑，在存儲、運輸和使用環(huán)節(jié)需要加大安全技術和環(huán)保技術投入，保證整個工藝安全可靠，滿足正常生產(chǎn)所需。生產(chǎn)過程中廢氣、廢液、廢絲等的排放；防火、防爆等級的規(guī)范化要求；職業(yè)衛(wèi)生的要求等，需要生產(chǎn)企業(yè)加強意識和資金、技術的投入。隨著新的安全法規(guī)和環(huán)境保護法的實施，倒逼企業(yè)進行工藝革新和安全投入，淘汰落后技術和裝備。

UHMWPE 纖維應用廣泛。

5 廣泛應用領域

5.1 防護裝備

UHMWPE 纖維在防彈領域主要通過非織造布制備防彈插板、防彈頭盔、防彈衣、關鍵部位防護品等；在防刺領域主要通過非織造布制備防刺氈、防刺護頸、防刺手套、防刺服、關鍵部位防護品等。由于防彈和防刺特點不同，彈丸侵徹防彈材料時，往往是面打擊，具有高沖擊能和強烈的沖擊波等特點；刀侵徹防刺材料時是點沖擊，主要的破壞力是低速刀刃切割，可以忽略沖擊波的影響。開發(fā)一種防彈防刺于一體的防護品，是現(xiàn)代反恐戰(zhàn)爭的迫切需求材料之一。

5.2 纜繩

UHMWPE 纜繩具有優(yōu)異的抗疲勞性，被廣泛應用于艦船系泊與拖纜、艦載機阻攔索與阻攔網(wǎng)、海洋平臺拖纜、深海能源與礦產(chǎn)探測開發(fā)、移動式錨泊系統(tǒng)、海洋打撈與救生等領域內(nèi)。例如，海上石油鉆井平臺采用的系泊系統(tǒng)最早使用鋼鏈，但是鋼鏈存在兩大致命缺陷：質(zhì)量重和銹蝕，采用UHMWPE 纜繩替代鋼鏈，完全可以彌補上述缺陷；UHMWPE 纜繩具有高強輕質(zhì)、安全性高、攜帶使用方便等特點，在樹木養(yǎng)護、園林設計修剪、直升機快速投放物資等方面廣泛應用；UHMWPE 纜繩具有絕緣耐高壓等特點，廣泛用于電力牽引線、搭橋、絕緣吊裝、平衡掛線、江河跨線等領域；UHMWPE 纜繩的高強輕質(zhì)特點，使其在舞臺特技保護、攝像機控制等方面嶄露頭角。

5.3 醫(yī)療器材

荷蘭DSM 公司制備的Dyneema Purity 纖維強度高達40cN/dtex，做成的手術縫合線與同等受力的聚酯線相比，直徑可以減少兩倍以上，而且浸泡在常見的酸堿鹽化學溶液中性能不變，被廣泛應用于骨科等外科手術中；纖維做成的導管不易折斷，柔韌性好，對傷口創(chuàng)傷小，可以用于介入療法和內(nèi)窺鏡手術，減輕病人痛苦，降低手術費用。到目前為止，除了黑色醫(yī)用縫線外，DSM 公司還開發(fā)出了SGX 系列白色、VG 系列藍色手術縫合線以及RP 系列X 光下可顯影的黃色線纜。

我國在UHMWPE 纖維醫(yī)用領域的開發(fā)正處于起步階段。目前，國內(nèi)產(chǎn)品在纖維純度方面很難滿足醫(yī)用要求，這可能與UHMWPE 樹脂原料純度、纖維溶劑殘留量、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)質(zhì)量控制等因素有關。找出原因，改進生產(chǎn)工藝，開發(fā)高附加值的醫(yī)用產(chǎn)品是擺在各纖維生產(chǎn)廠家面前的任務之一。

5.4 漁業(yè)養(yǎng)殖

UHMWPE 纖維出色的物理化學性能在漁業(yè)養(yǎng)殖方面受到廣泛關注和應用。隨著我國海洋工程的發(fā)展，遠洋深海生物捕撈、固定式海洋養(yǎng)殖網(wǎng)箱與海灣養(yǎng)殖、可移動式養(yǎng)殖網(wǎng)箱及遷移等漁業(yè)技術和模式的發(fā)展，對生產(chǎn)所用材料提出更高的要求。UHMWPE 纖維的出色性能讓上述捕撈和養(yǎng)殖模式得以實現(xiàn)。例如，利用UHMWPE 纖維編織的網(wǎng)箱，固定某一海域進行漁業(yè)養(yǎng)殖，根據(jù)季節(jié)的變化對整個網(wǎng)箱拖動遷移，尋找新的適合海洋生物生長的海域，讓草原游牧方式在海洋漁業(yè)養(yǎng)殖領域成為現(xiàn)實。

5.5 體育用品

針對UHMWPE 纖維的不同特性，市場上出現(xiàn)了多種體育器材。例如，制備的賽艇船體強度高、質(zhì)量輕，受到運動員廣泛好評；制備的沖浪板、滑雪板提高了舒適性；制備的擊劍服、冰球襪、冰上項目防護服等，提高了安全性；制備的滑翔傘索質(zhì)輕、強度高，佩戴方便；制備的球拍具有質(zhì)量輕、強度高、彈性好等特點。利用UHMWPE 纖維制備的登山襪，具有柔軟、輕巧、耐磨、防扎等特點。隨著體育事業(yè)和全民健身活動的發(fā)展，UHMWPE 纖維在此領域的應用將越發(fā)廣泛。

5.6 服裝家紡

UHMWPE 纖維柔軟性好，特別是采用干法紡絲技術制備的細特纖維，導熱性和導濕性明顯。隨著人們生活水平的提高，對舒適性也提出了更高的要求，UHMWPE 纖維制成的紡織品和服飾受到市場普遍關注。例如，采用UHMWPE 纖維做成的冰涼墊、涼席等被用于家居和汽車領域，在炎熱夏季提高了人們的涼爽感；做成的清涼服、涼鞋等，同樣提高了夏季戶外運動的舒適性；做成的宇航服，具有優(yōu)異的耐輻射、耐低溫等特性。

5.7 增強材料

UHMWPE 纖維單絲強度高、抗撕裂、耐摩擦，可以用于各類非高溫條件下的增強材料。例如，纖維編織于光纜材料外層，可以顯著提高光纜抗拉強度，穿線布線時不易折斷；消防水帶生產(chǎn)過程中添加此纖維，有利于提高水帶抗拉、耐磨能力；UHMWPE 短纖加入到混凝土中，能改善混凝土的脆性，使其具有高延性，在人工海島建設、路橋建設及修復、無筋建造與3D 打印樓房等方面具有巨大應用前景。

5.8 雷達天線罩

在未來的電磁窗市場，更高頻率、幾乎零信號衰竭、便攜性需求等將挑戰(zhàn)傳統(tǒng)雷達罩材料。UHMWPE 纖維在各種電波頻率下均表現(xiàn)出優(yōu)異的介電性能，介電常數(shù)ε ≤3.0，介電損耗角正切tanδ=10-4。雷達天線罩用復合材料的選擇主要依據(jù)兩個標準，即力學性能和介電性能。寬頻響應已經(jīng)成為當今雷達天線系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的一個重要表現(xiàn)，國外已經(jīng)將UHMWPE 纖維用于制備高性能雷達天線罩。例如，DSM 公司采用干法紡絲技術開發(fā)的DyneemaST17，在寬泛頻率下，即從X 波段到毫米波段，可以更好地提高雷達天線系統(tǒng)的相容性和可預測性。

6 未來發(fā)展規(guī)劃

6.1 工藝革新

UHMWPE 纖維通過溶液紡絲制備而成，生產(chǎn)過程中溶劑、萃取劑等揮發(fā)性有機污染物（VOCs）排放不可避免對環(huán)境產(chǎn)生一定影響，改善人員工作環(huán)境、降低污染物排放、消除危險因素、擴大生產(chǎn)規(guī)模、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品附加值等成為各大企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。為此，今后將加大紡絲工藝研發(fā)投入，開發(fā)新型紡絲工藝技術，例如發(fā)展熔融紡絲技術；提高單線產(chǎn)能，開發(fā)關鍵設備，包括溶解設備、大型噴絲板等，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本；尋找綠色良好溶劑，降低環(huán)境污染。

6.2 提高纖維品質(zhì)

以市場需求為導向，開發(fā)差別化纖維。例如，纜繩市場對低蠕變纖維具有更高要求，這就需要針對性開發(fā)溶劑殘留量低、蠕變性能好的纖維；紡織服裝領域?qū)w維的柔軟性和導熱、導濕性提出新的要求，則需開發(fā)細特異性截面等特性纖維；醫(yī)用縫合線需要纖維具備不勻率低、強度高、溶劑無殘留、純度高等特性，目前該品種纖維只有國外DSM 公司能夠生產(chǎn)，國內(nèi)還沒有相關產(chǎn)品的報道。又如，UHMWPE 纖維結晶度高，表面染色困難，開發(fā)有色纖維紡絲工藝可以很好解決這一問題。相信隨著超高分子量聚乙烯有色纖維的開發(fā)，紡織面料的種類也日益豐富，市場前景良好。再如，Toyobo 公司開發(fā)了超高分子量聚乙烯纖維和其他特種纖維復合制成的高熱傳導率織物ICEMAX?，觸感冰涼且能快速散熱，已用于企業(yè)員工工作服面料，另外，ICEMAX?的應用也正在向?qū)嬀叻矫嫜由?。研究表明，UHMWPE 纖維中含有無機粉體，雖然強度和模量有所降低，但是纖維的耐切割性能大幅提高，用其編織的手套耐切割能力達到五級標準。國外DSM 公司于2013年下半年推出的“世界上最強的耐割纖維——鉆石紗”，受到市場普遍歡迎，該纖維便是在紡絲過程中通過添加含有SiO2、CaO 等無機材料制備而成的。

6.3 擴大市場

經(jīng)過近十年的產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展，國內(nèi)UHMWPE 纖維生產(chǎn)技術較為成熟穩(wěn)定，應用領域逐步擴大，但隨著產(chǎn)量的進一步擴張，市場競爭將不斷加劇，應用領域正由國防軍工高端產(chǎn)品向民用領域方向發(fā)展，從國內(nèi)市場向國際市場拓展，應根據(jù)不同的市場應用領域，開發(fā)具有針對性的產(chǎn)品。

UHMWPE 纖維作為三大高性能纖維之一，無論在生產(chǎn)工藝的多樣性，還是在產(chǎn)品品種的多元化方面仍在不斷取得技術進步。同時，國內(nèi)UHMWPE纖維廠家應緊跟市場步伐，建立大數(shù)據(jù)平臺，上下游關聯(lián)企業(yè)信息共享，提高我國高性能材料的創(chuàng)新發(fā)展和先進高端材料的低成本普及，促進我國高性能聚乙烯纖維的多品種開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用。