超高分子量聚乙烯纖維行業(yè)現(xiàn)狀與前景

何慶權(quán)

摘要：本文詳細(xì)介紹了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維的工業(yè)發(fā)展歷史，分析目前國內(nèi)外市場對UHMWPE纖維需求量的情況，強(qiáng)調(diào)了其應(yīng)用的廣泛性與廣闊發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：UHMWPE纖維;工業(yè)發(fā)展史;行業(yè)現(xiàn)狀;發(fā)展前景

引言：

超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE纖維），又被稱作高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，是截止目前為止世界上比強(qiáng)度與比模量最高的一種纖維，它是一種相對分子質(zhì)量能達(dá)到100萬至500萬區(qū)間的聚乙烯纖維。全球總共有三種高性能特種纖維，分別為芳綸纖維、碳纖維及超高分子量聚乙烯纖維。然而，從產(chǎn)值分布情況來看，我國高性能特種纖維產(chǎn)量值偏低，僅占世界總產(chǎn)量的1%。當(dāng)下，由于技術(shù)不發(fā)達(dá)，國家對碳纖維開發(fā)仍處于初步發(fā)展階段，其研究成果只能被用于耐磨填料等領(lǐng)域;關(guān)于芳綸纖維開發(fā)方面，相關(guān)工作也只取得了緩慢進(jìn)展，但在UHMWPE纖維領(lǐng)域，我國已經(jīng)取得突破性發(fā)展，目前，國產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維已在世界上占有重要地位，引起國際社會廣泛關(guān)注。

1、超高分子量聚乙烯纖維發(fā)展史

20世紀(jì)70年代，英國利茲大學(xué)的Capaccio和Ward首次成功研制出超高模量聚乙烯纖維。荷蘭DSM公司在1975年改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，公司員工Smith和Lemstra發(fā)明出凝膠紡絲法，并成功以十氫萘為溶劑制備出超高分子量聚乙烯纖維;該公司在1979年為其申請了專利;1985年這項技術(shù)被正式用于商業(yè)化;1990年，DSM公司實(shí)現(xiàn)了超高分子量聚乙烯纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。

我國對UHMWPE纖維的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)80年代初，中國紡織科學(xué)研究院、東華大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)及鹽城高分子材料工程技術(shù)研究所等相繼對其進(jìn)行創(chuàng)新研究，最終開發(fā)出高濃度原液紡紗技術(shù)，該技術(shù)的產(chǎn)生使中國一躍成為世界上第三個擁有UHMWPE纖維自主知識產(chǎn)權(quán)的國家，僅次于美國與荷蘭。

2、超高分子量聚乙烯纖維行業(yè)現(xiàn)狀

2.1國內(nèi)現(xiàn)狀

近年來，隨著科技發(fā)展，國家對于UHMWPE纖維的需求量不斷增長，其主要被用于軍事、海洋及安全防護(hù)等領(lǐng)域。隨著其市場需求不斷增大，在此背景下，未來超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)必將得到高速發(fā)展，主要分析原因如下：一方面，超高分子量聚乙烯纖維是現(xiàn)代國防不可缺少的一項戰(zhàn)略材料，國家已出臺了一系列政策，將其列為重點(diǎn)戰(zhàn)略物資;另一方面，隨著工業(yè)技術(shù)不斷提高，UHMWPE纖維應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，必然會帶來巨大的市場需求。

2.2國外現(xiàn)狀

2019年，全球?qū)HMWPE纖維的需求量約為8.6萬噸，但其產(chǎn)能只達(dá)到6.46萬噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求。隨著超高分子量聚乙烯纖維性能技術(shù)不斷提高，其在軍事裝備、海洋工業(yè)、安全防護(hù)等下游領(lǐng)域應(yīng)用需求也不斷擴(kuò)大，全球?qū)Τ叻肿恿烤垡蚁├w維的需求量正在穩(wěn)步增長，如圖1所示。

圖1 ?全球超高分子量聚乙烯纖維行業(yè)供需情況

3、超高分子量聚乙烯纖維行業(yè)發(fā)展前景

3.1應(yīng)用于海洋領(lǐng)域

用超高分子量聚乙烯纖維制成的釣魚線具有高強(qiáng)度、高模量的優(yōu)點(diǎn)，即使在深海百米處也能傳達(dá)出魚上鉤的信息，特別是關(guān)于拋鉤方面的產(chǎn)品，其因為具有比同類產(chǎn)品薄，相對阻力較小，拋距長等優(yōu)勢，贏得了用戶的廣泛好評。在相同強(qiáng)度下，UHMWPE纖維漁網(wǎng)的重量比普通纖維漁網(wǎng)輕40%，由于它不吸水，抗紫外線能力強(qiáng)、網(wǎng)眼細(xì)等特點(diǎn)，有利于加工成穩(wěn)定性強(qiáng)、靈活性高的養(yǎng)殖籠，繼而能有效防止食肉魚類捕獵經(jīng)濟(jì)魚類，降低養(yǎng)殖成本。目前，國內(nèi)外海事管理部門已陸續(xù)出臺相關(guān)政策，要求在海上航行的船舶必須配備重量達(dá)100公斤的超高分子量聚乙烯纖維繩，以取代傳統(tǒng)鋼絲繩。

3.2應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域

在工業(yè)上，超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料可用于壓力容器、輸送帶、過濾材料、汽車緩沖板等方面;由于超高分子量聚乙烯纖維具有優(yōu)異的耐磨性與抗沖擊性，因此在機(jī)械制造業(yè)中也得到普遍應(yīng)用，可以利用它制造各種機(jī)械零件，如：齒輪、凸輪、葉輪、滾子、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、軸切割、墊片、墊片、彈性聯(lián)軸器、螺釘?shù)取?/p>

3.3應(yīng)用于體育領(lǐng)域

相比于傳統(tǒng)材料，UHMWPE纖維復(fù)合材料具有更高的比強(qiáng)度與比模量、更好的韌性與損傷容限，因此，由它制成的運(yùn)動器械具有重量輕、牢固經(jīng)摔等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際調(diào)查中，用超高分子量聚乙烯纖維制成的網(wǎng)球拍、高爾夫球網(wǎng)、棒球網(wǎng)、滑雪板、沖浪板、擊劍服、劃艇、帆船、魚竿等體育用品更受體育用戶喜愛。

3.4應(yīng)用于建筑領(lǐng)域

與普通增強(qiáng)材料相比，超高分子量聚乙烯纖維材料具有更好的增稠效果，能有效遏抑輕骨料的上浮，提升輕骨料混凝土的粘稠性，其高強(qiáng)高模等優(yōu)點(diǎn)能協(xié)助輕骨料受拉，抑制裂縫擴(kuò)展，有效強(qiáng)化其各項指數(shù)。在混凝土中摻入UHMWPE纖維，摻入后的混凝土彎曲韌性系數(shù)是普通混凝土的14倍，大大提高了其低脆性與高韌性，常被用于墻體、隔墻結(jié)構(gòu)、鋼筋水泥復(fù)合材料、石棉水泥制品、建筑工程鋼筋復(fù)合材料等方面。

結(jié)語：

超高分子量聚乙烯纖維是目前世界上應(yīng)用最多的一種高性能纖維，UHMWPE纖維不僅可以被用于高科技行業(yè)，也可以推動基本工業(yè)化發(fā)展，其巨大優(yōu)勢已被各種行業(yè)成品所證實(shí)。因此，國家必須加強(qiáng)對該技術(shù)的重視，以便其能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，增強(qiáng)中國在國際市場上的影響力。

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