超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維概述-高性能工程塑料，下游應(yīng)用范圍廣闊

• 薛圳揚(yáng) 2023年6月26日 來源：中研網(wǎng) 785 47
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UHMWPE纖維是軍民兩用的新材料，被廣泛應(yīng)用于軍事裝備、海洋產(chǎn)業(yè)、安全防護(hù)、體育器材等領(lǐng)域。

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維，又稱高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，是繼碳纖維、芳綸纖維之后的第三代高性能纖維。是目前世界上比強(qiáng)度和比模量最高的纖維，其分子量在100萬～500萬的聚乙烯所紡出的纖維。

根據(jù)中研普華研究院撰寫的《2023-2028年中國復(fù)合裝甲行業(yè)深度分析與發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示：

UHMWPE纖維斷裂伸長率高于碳纖維和芳綸，柔韌性好，在高應(yīng)變率和低溫下力學(xué)性能仍然良好，抗沖擊能力優(yōu)于碳纖維、芳綸等，是一種非常理想的防彈、防刺安全防護(hù)材料。

具體特點(diǎn)如下：

高比強(qiáng)度，高比模量。UHMWPE纖維的比強(qiáng)度是優(yōu)質(zhì)鋼材的15倍，是玻璃和尼龍66的4倍，是碳纖維的2.6倍，是芳綸纖維的1.7倍，比模量僅次于特級碳纖維。

抗沖擊性和抗切割性。UHMWPE烯纖維斷裂伸長低、斷裂功大，具有很強(qiáng)的吸收能量的能力，在抗沖擊性能方面，UHMWPE纖維復(fù)合材料的比沖擊總吸收能量是碳纖維的1.8倍、芳綸的2.6倍，防彈能力是芳綸裝甲結(jié)構(gòu)的3.6倍。由于質(zhì)輕高強(qiáng)及比能量吸收高的特點(diǎn)，UHMWPE纖維已逐步取代芳綸，成為個(gè)體防彈防護(hù)領(lǐng)域的首選纖維。

密度低，UHMWPE纖維密度僅有0.97-0.98g/cm3，可浮于水面。

抗紫外線輻射，防中子和γ射線，比能量吸收高、介電常數(shù)低（2.25,10GHz）、電磁波透射率高，耐化學(xué)腐蝕、耐磨性、有較長的撓曲壽命。

1、應(yīng)用領(lǐng)域

UHMWPE纖維是軍民兩用的新材料，被廣泛應(yīng)用于軍事裝備、海洋產(chǎn)業(yè)、安全防護(hù)、體育器材等領(lǐng)域。

圖表：超高分子量聚乙烯纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域

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資料來源：CNKI

軍事防護(hù)領(lǐng)域：UHMWPE纖維軍事上可以制成防護(hù)衣料、頭盔、防彈材料，如直升飛機(jī)、坦克和艦船的裝甲防護(hù)板、雷達(dá)的防護(hù)外殼罩、導(dǎo)彈罩、防彈衣、防刺衣、盾牌等，其中以防彈衣的應(yīng)用最為引人注目，UHMWPE纖維制備的防彈頭盔在重量上要比傳統(tǒng)材料輕300～400g，并且防彈效果優(yōu)于傳統(tǒng)材料，現(xiàn)已成為占領(lǐng)美國防彈背心市場的主要纖維。另外，國外用該纖維增強(qiáng)的樹脂復(fù)合材料制成的防彈、防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強(qiáng)的復(fù)合材料頭盔的替代品。

航空航天領(lǐng)域：在航天工程中，由于該纖維復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)和抗沖擊性能好，因此可適用于各種飛機(jī)的翼尖結(jié)構(gòu)、飛船結(jié)構(gòu)和浮標(biāo)飛機(jī)等，并且UHMWPE纖維制備的飛機(jī)艙內(nèi)結(jié)構(gòu)件由于質(zhì)量較輕可以大幅減少飛行成本。

2、國內(nèi)產(chǎn)能擴(kuò)張

在國際上，UHMWPE的生產(chǎn)企業(yè)主要包括美國Celanese Corporation、巴西Braskem、荷蘭帝斯曼等國外企業(yè)，其中，2022年初，Celanese位于得州的1.5萬噸/年新生產(chǎn)線達(dá)產(chǎn)，美國Celanese Corporation的總產(chǎn)能增加至約12.3萬噸/年，為全球產(chǎn)能最大企業(yè)；巴西Braskem總產(chǎn)能約為4.5萬噸/年。國內(nèi)主要的生產(chǎn)企業(yè)有河南沃森超高化工科技有限公司、上海聯(lián)樂化工科技有限公司、安徽省特佳勁精細(xì)化工有限責(zé)任公司、九江中科鑫星新材料有限公司、中國齊魯石化公司等企業(yè)，截至2022年，國內(nèi)UHMWPE產(chǎn)能合計(jì)約為16.8萬噸。

在國家的大力支持與科研人員的共同努力下，我國的UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展，我國也成為UHMWPE纖維的生產(chǎn)大國，在全球市場上已經(jīng)具有較大話語權(quán)。但我國是不能稱為UHMWPE纖維強(qiáng)國。無論是生產(chǎn)技術(shù)還是生產(chǎn)設(shè)備都與世界先進(jìn)水平存在一定的差異，國產(chǎn)UHMWPE纖維的力學(xué)性能僅達(dá)到發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品的中等水平；且纖維的纖度和強(qiáng)度的均勻率較差，在高端產(chǎn)品方面缺乏競爭力，國產(chǎn)UHMWPE纖維主要被用于制備繩索產(chǎn)品，而用于制備防彈頭盔、防彈衣的高端UHMWPE仍需依賴進(jìn)口。

3、行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

超高分子量聚乙烯纖維是目前世界上比強(qiáng)度和比模量最高的纖維，具有超高強(qiáng)度、超高模量、低密度、耐磨損、耐低溫、耐紫外線、抗屏蔽、柔韌性好、沖擊能量吸收高及耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、化學(xué)腐蝕等眾多的優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于軍事裝備、海洋產(chǎn)業(yè)、安全防護(hù)、體育器械等領(lǐng)域。

UHMWPE纖維是防彈裝備的首選材料，正在替代芳綸纖維，同時(shí)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，UHMWPE纖維未來在航空航天、國防裝備的應(yīng)用將不斷拓展。從國際方面來看，UHMWPE纖維70%用于防彈衣、防彈頭盔、軍用設(shè)施和設(shè)備的防彈裝甲、航空航天等軍事領(lǐng)域，而目前我國軍用占比仍然很低，未來需求修復(fù)有望帶動高端軍用UHMWPE纖維的快速增長，同時(shí)隨著國內(nèi)UHMWPE纖維性能的提升，國產(chǎn)替代也將帶動行業(yè)增速上行。

欲了解更多行業(yè)的市場數(shù)據(jù)及未來行業(yè)投資前景，請點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國復(fù)合裝甲行業(yè)深度分析與發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》。

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