可以救命的“面子”
——漫談防彈衣面料的變遷

瑞 健

可以救命的“面子”
——漫談防彈衣面料的變遷

瑞 健

假日期間，在北京的主要干線、火車站、廣場(chǎng)等人流、車流密集的地方，遠(yuǎn)遠(yuǎn)便能看到值勤的特警、武警。戰(zhàn)士們穿著制式防彈衣，戴著防彈頭盔，手持沖鋒槍，腳穿黑皮靴，有的隊(duì)員還隨身攜帶連接式警棍、盾牌，每一人都帶有對(duì)講機(jī)。他們威武的身姿引來(lái)很多欽佩和羨慕的眼光，有的人還會(huì)停下來(lái)駐足觀望，甚至用手機(jī)拍下他們的英姿。

在光鮮的外表下面，是不為人知的艱苦鍛煉。單單是他們這身“威武”的裝備也不是一般人能“駕馭”的了的。這件“衣服”重量起碼有十幾斤，而且前后兩道厚厚的鋼板夾著上身，再戴上至少有五六斤重的防彈頭盔。如果再加上隨身手槍、沖鋒槍、連接式警棍、皮靴、對(duì)講機(jī)、盾牌等裝備的重量，這一套裝備重量可不少，往往要幾十公斤?？粗L(fēng)，穿起來(lái)可真吃力啊！

可是，畢竟也是血肉之軀，為了在危險(xiǎn)面前保護(hù)群眾和自身的安全，穿再厚重的防彈衣也是值得的。但是，怎樣才能減少裝備的分量、為我們的戰(zhàn)士減負(fù)呢？先來(lái)看一下防彈衣的材料和分類。

從材料上來(lái)看，防彈衣可分為軟體、硬體和軟硬復(fù)合體三種。其中：硬體防彈衣是以特種鋼板、超強(qiáng)鋁合金等金屬材料或者氧化鋁、碳化硅等硬質(zhì)非金屬材料為主體防彈材料，服裝厚重、柔軟性較差、穿著不舒適，有一定的防彈性能但易產(chǎn)生二次破片；軟體防彈衣的材料主要以相當(dāng)柔軟的高性能紡織纖維為主，它們遠(yuǎn)高于一般材料的能量吸收能力，重量輕、質(zhì)地較為柔軟，一般能防住5米以外手槍射出的子彈，但被子彈擊中后變形較大，可引起一定的非貫穿損傷，難以抵御步槍或機(jī)槍射出的子彈；還有就是介于兩者之間的軟硬復(fù)合式防彈衣。

軟硬復(fù)合式防彈衣，以纖維復(fù)合材料作為增強(qiáng)面板或插板。它以軟質(zhì)材料為內(nèi)襯、硬質(zhì)材料作為面板和增強(qiáng)材料，柔軟性介于軟體防彈衣和硬體防彈衣之間。既照顧到防彈衣首先應(yīng)具備的防彈性能，又同時(shí)具備一定的服用性能，如盡可能輕便舒適、穿著后不影響人各種動(dòng)作的完成等。

防彈衣面料的篩選過(guò)程，是一個(gè)漫長(zhǎng)的歷程。

在第二次世界大戰(zhàn)中，彈片的殺傷力增加了80%，這就導(dǎo)致有70%的傷員是因軀干受傷而死亡，英、美兩國(guó)開始不遺余力地研制防彈衣?？紤]到使用的方便和舒適，合成纖維材料逐漸取代了傳統(tǒng)的鋼鐵和陶瓷而成為主流防彈材料。

1945年6月，美軍研制成功鋁合金與高強(qiáng)尼龍組合的防彈背心——M12步兵防彈衣。所用的高強(qiáng)尼龍纖維為尼龍66(即“聚酰胺66纖維”)，是剛問(wèn)世不久的合成纖維，其斷裂強(qiáng)度為5.9～9.5克力/旦（斷裂強(qiáng)度是表示纖維抵抗外力破壞能力的指標(biāo)，單位為“gf/d”)，約是棉纖維的二倍。

聚酰胺纖維在國(guó)內(nèi)被稱作錦綸，在美國(guó)稱尼龍，是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維。錦綸有一系列優(yōu)良特性，如耐磨性、回彈性和耐疲勞性等，耐多次變形且疲勞性接近滌綸，比棉花高7～8倍；吸濕性雖低于天然纖維和黏膠纖維，但在合成纖維中其吸濕性僅次于維綸；染色性能好，可使用酸性染料、分散染料等染色。它問(wèn)世后發(fā)展速度很快，產(chǎn)量長(zhǎng)期居合成纖維的首位，直至1972年才被滌綸超過(guò)。

但錦綸的缺點(diǎn)是耐光性和耐熱性也較差，容易變形。這種防彈衣能為士兵提供一定程度的保護(hù)，但體積較大、重量高（有的重達(dá)6公斤），不太適合戰(zhàn)場(chǎng)上作戰(zhàn)的需要。60年代后出現(xiàn)了由芳綸織物取代金屬制成的防彈頭盔和防彈衣。

芳綸全稱為“聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺”,是絕緣性和抗老化性能良好的合成纖維，其強(qiáng)度、模量、韌性均比鋼絲優(yōu)秀，但重量只有鋼絲的20%左右。芳綸還可分為兩種——對(duì)位芳酰胺纖維和間位芳酰胺纖維。前者發(fā)展較快，產(chǎn)能主要集中在日本和美國(guó)、歐洲，如杜邦的Kevlar、帝人的Twaron、Technora以及泰和新材的Taparan等。芳綸防彈衣、頭盔的輕量化有效提高了軍隊(duì)的快速反應(yīng)能力和殺傷力，美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的防彈衣均為芳綸材質(zhì)，芳綸也成為重要的國(guó)防軍工材料。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)、法國(guó)的飛機(jī)大量使用了芳綸復(fù)合材料。近年來(lái)，輪胎業(yè)也開始大量使用芳綸簾線來(lái)減輕重量，減少滾動(dòng)阻力。

之后，一種性能更好的材料被用作防彈裝備，那就是超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯——PE纖維。

PE纖維出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代初，有很高的軸向比拉伸強(qiáng)度和剛度，比強(qiáng)度、比能量吸收性能在所有纖維中是最高的，耐低溫、耐紫外光、耐水性能極佳，不易降解。因強(qiáng)度是鋼鐵的15倍，有人比喻其“輕薄如紙、堅(jiān)硬如鋼”。

在防護(hù)領(lǐng)域，PE纖維取代芳綸是一種必然趨勢(shì)，主要原因在于其出色的防彈性能：在防低速?gòu)椃矫?，PE纖維防彈性能高出芳綸30%左右；在防高速?gòu)椃矫妫琍E纖維的性能是芳綸的1.5～2倍。

不過(guò)，PE纖維的耐溫等級(jí)遠(yuǎn)不如芳綸。PE纖維防護(hù)產(chǎn)品的使用溫度在70℃以內(nèi)，到150℃以上PE纖維會(huì)熔化，而芳綸纖維的這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別是200℃和500℃。

現(xiàn)在世界各國(guó)的PE纖維防護(hù)產(chǎn)品的應(yīng)用主要集中在人員防護(hù)，如PE纖維防彈衣、防彈頭盔，重量較輕，便于穿戴后的人員從事各種活動(dòng)?，F(xiàn)在美軍裝備的“攔截者”防彈衣系統(tǒng)主要由軟質(zhì)的防彈背心加上硬質(zhì)的防彈插板組成，面料就是PE纖維，這樣的防彈衣要輕巧很多，而且防彈效果更好。美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)所使用的頭盔也是用PE纖維制造的。目前用于防彈衣的PE材料主要有Spectra或Dyneema，分別由霍尼韋爾公司和荷蘭DSM公司制造。

PE纖維同樣也用于裝備的裝甲防護(hù)，最初是在航空裝備上開始的。在相同防護(hù)級(jí)別下，PE纖維裝甲相比金屬裝甲平均可減輕一半以上的重量，同時(shí)也不會(huì)發(fā)生跳彈二次傷人。作為鋼制裝甲的內(nèi)襯裝甲時(shí)，可有效防止碎甲彈造成的鋼裝甲內(nèi)層飛崩致人傷亡。

當(dāng)然，并不是所有的PE材料都可以制成防彈衣。這就涉及到一種叫做超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯（UHMWPE），它在結(jié)構(gòu)上與普通聚乙烯相同，但分子量卻要高得多：普通聚乙烯的分子量為2萬(wàn)～30萬(wàn)，而超高分子量的聚乙烯為200萬(wàn)以上。不過(guò)，這還不是分子量最高的聚乙烯。因?yàn)槟壳?，德?guó)已生產(chǎn)出分子量高達(dá)1000萬(wàn)的超高相對(duì)分子量聚乙烯，它是一種新型工程塑料的材料。

目前，世界上UHMWPE纖維的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：歐美主要用于防彈衣和武器裝備，約占總量的60%～70%，其次是繩纜，約占20%，漁網(wǎng)等約占5%，勞動(dòng)保護(hù)用品大約占5%；在日本超高分子量聚乙烯纖維主要用于繩纜、漁網(wǎng)、防護(hù)類，特別是防切割手套。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如今也涌現(xiàn)出一些新型的高科技防彈衣，如防電子防彈衣、蜘蛛絲防彈衣、仿生防彈衣、納米防彈衣和流體防彈衣等。但無(wú)論是錦綸、芳綸還是PE纖維、聚氨酯纖維，都會(huì)毫無(wú)意外地與黑黑的石油扯上關(guān)系——因?yàn)樗鼈兊脑隙嗍菑氖汀⒚禾康忍崛?、制成的?/p>

我國(guó)在上世紀(jì)90年代成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PE纖維，其質(zhì)量和性能達(dá)到國(guó)際最高水平，被國(guó)人喻為“爭(zhēng)氣纖維”。如今，在國(guó)際高性能有機(jī)纖維市場(chǎng)上，中國(guó)、美國(guó)、荷蘭產(chǎn)品三分天下，中國(guó)的PE纖維從原絲制造到加工已與國(guó)外水平差距不大，無(wú)論是從質(zhì)量上還是數(shù)量上都開始出現(xiàn)于世界排名前列。在可以挽救戰(zhàn)士們性命的“面子”上，我國(guó)可以明確地說(shuō)“是”。2014年12月，我國(guó)首支維和步兵營(yíng)赴南蘇丹執(zhí)行維和任務(wù)，中國(guó)維和部隊(duì)也因此成為中國(guó)人民解放軍唯一成建制裝備防彈背心的部隊(duì)。這一次，維和營(yíng)的頭盔并無(wú)什么變化，防彈背心卻早已經(jīng)不是背心，而是堪稱鎧甲的重型防彈服——無(wú)論是防護(hù)面積還是防護(hù)能力，都明顯優(yōu)于中國(guó)其他維和部隊(duì)。