HMPE纤维应用新领域

文/本刊记者 宁翠娟

利用超高分子量聚乙烯纤维良好的导热性能开发的纯纺机织布，用于凉席、床单等家用纺织品，具有较好的凉感性能，在市场中保持增长态势“超高分子量聚乙烯（HMPE）纤维的工艺技术很先进，需要好的设备去匹配，这是我们做设备的初衷。目前市场上约90%的超高分子量聚乙烯纤维工程技术与设备是由我们提供的。未来我们将着力研发低成本、耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维的生产技术及成套装备，特别是以绿色环保、低运行成本为载体的生产线，而研发目标则定位于接近常规化纤的产能和成本，大力拓展民用领域，特别是远洋捕捞、海洋养殖等领域。” 中国化学纤维工业协会超高分子量聚乙烯纤维分会会长、江苏神鹤科技发展有限公司（以下简称“江苏神鹤”）董事长郭子贤如是说。

2017年12月26日，由中国化学纤维工业协会主办，中国化学纤维工业协会超高分子量聚乙烯纤维分会、江苏神鹤科技发展有限公司承办的“2017超高分子量聚乙烯纤维产业链创新论坛暨分会年会”在江苏盐城召开，会议前半部分由中国化学纤维工业协会副会长王玉萍主持，后半部分由东华大学研究院副院长王华平主持。

好马配好鞍

超高分子量聚乙烯纤维是世界三大高性能纤维中发展最快的一个品类，作为其工程技术与设备的提供者，江苏神鹤在十多年时间内，陆续推出了年产30吨到年产300吨的生产线，实现了从无到有、从小变大、从大到精的大踏步跨越，使其生产成本大幅下降、品质大幅度提升。据郭子贤介绍，江苏神鹤推出的第四代生产线具有工艺控制要求高、设计和加工难度大、装备制造精度高等特点，并且该生产线在增加产能、降低功耗和生产成本上更具有优势。具体表现在：优化了后纺设备结构设计，在前三代技术基础之上，功率不变产能提高一倍，单位功耗降低50%；在增加一倍产能的条件下，后纺的操作人数没有增加，单位产量工资占比下降了50%；与辅助设备厂家协作攻关，在提高气体回收装置吸附容量的同时，降低单位功耗30%；工艺人员参与设计的液体回收装置，采用国际最先进的技术使液体分离单元降低单位功耗35%。

基于在超高分子量聚乙烯纤维工程技术与设备上的优势，江苏神鹤成为了“国家超高分子量聚乙烯纤维工程技术研发基地”，中国纺织工业联合会副会长、中国化学纤维工业协会会长端小平在大会上为其授牌。

“目前，东华大学正在与江苏神鹤合作，进行新型、环保溶剂的试验以及低缠结密度超高分子量聚乙烯纤维原料的纺丝研究；开发高效、低成本纺丝路线；研制高效、安全新型设备；研发纤维新产品。”东华大学材料科学与工程学院教授王依民说道。此外，他还详细介绍了国内外超高分子量聚乙烯纤维的发展历史与现状以及荷兰帝斯曼新产品的特点，他还指出超倍拉伸，以形成取向的伸直链结晶，是冻胶纺丝与干法纺丝的不同之处。

王华平则围绕高性能纤维加工技术的稳定化、清洁化、智能化以及实现产品的低成本化、规模化和高稳定化，讲述了高性能纤维的发展趋势，即产品高性能化、专业化、结构功能一体化；加工技术高效稳定化；全生命周期绿色化；加工体系智能化；原料体系专业化配套定制；应用领域不断拓展，需求进入快速发展期。但是目前其加工水平自动化程度较低，在工程技术方面还需努力。

超高分子量聚乙烯纤维在防护领域的应用。

军用与民用齐飞

中国工程院院士蒋士成 、中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽、江苏九九久特种纤维制品有限公司总经理杨建文、上海海春纺织科技有限公司董事长陈波、北京航天安泰有限公司副总经理杨颖在当日举行的高端访谈中各抒己见。

蒋士成认为，在国家政策的支持下，可形成相关的技术联盟、技术中心，为研发提供支持，同时也应加强与市场的对接，使得超高分子量聚乙烯纤维在产品性能、品种、质量等方面不断进步。

贺燕丽指出，国家对相关高性能纤维有支持政策以及专项资金，在利好的政策下，企业应该不断努力，解决抗高温、抗蠕变等问题，而对于下游企业，国家也应该给予支持，实现上下游协同发展，让超高分子量聚乙烯纤维更好地服务于国防航空和民生经济。

杨建文对超高分子量聚乙烯纤维的前景十分看好，“目前，我们超高分子量聚乙烯纤维的年产量为4000吨，同时销售几乎能够达到100%。未来，超高分子量聚乙烯纤维在防弹头盔、防弹衣、战地医院、战地帐篷、防护手套、船用绳缆、甲板防弹、鞋面、混凝土、桥梁防护、风力发电等领域都会有较好的发展前景。”

陈波说道：“我们利用超高分子量聚乙烯纤维的冰凉感特性，将其应用在床垫、枕套等家纺产品中，市场行情比较好。并且我们和纱线企业逐步解决了超高分子量聚乙烯纤维由于强度高在织布中易断裂、且容易损伤设备的问题；解决了其切割以及颜色单一的问题，逐步改善了产品的品质和品类的丰富度。未来，我们将重点提升产品的柔软性和阻燃性，更好地提升产品的竞争力。”

杨颖则从防护产品领域发表了自己的看法，“我们期待超高分子量聚乙烯纤维耐热性能的进一步提升，以研发更好的防护产品。目前，在全球防弹衣市场中，中国产品占比为70%，前景十分广阔，未来我们将进一步提高研发水平，从精致度、性能上提升产品。”

基础研究与终端应用相辅相成

来自超高分子量聚乙烯纤维的相关科研院所、监督检验测试中心、研发与应用企业的代表们都在传递着一个信息——基础研究与终端应用是相辅相成的。中国科学院宁波材料所研究员陈鹏从树脂聚合、纤维成型、复合材料制备等方面，讲述了自主研制高强型超高分子量聚乙烯纤维以及进一步完善技术链与产业链的潜在途径。

“中国水产科学研究院东海所、农业部绳网检测中心联合纤维和绳索厂经过十多年研究，在材料改性和复合技术方面积累了大量数据，通过了发达国家第三方检测和特种行业的使用认可。以聚合物改性创立新型复合模式，改性聚合物基于环保、合金效果，比单组分更耐疲劳、海水、耐磨和长寿，改性聚合物复合技术应用到其他材料上，也得到了可喜的效果，可应用到海洋工程吊装索具、智慧缆、脐带缆等特殊行业。” 农业部绳索网具产品质量监督检验测试中心教授级高工马海有说道。

超高分子量聚乙烯纤维在劳动防切割、家纺织物、服装面料、渔线等民用领域的应用是中国石化仪征化纤公司的一个研发方向。研究表明，超高分子量聚乙烯纤维的导热系数是涤纶的4倍，实际降温幅度增大2℃，凉感明显。而其股线强度为8cN/dtex～15cN/dtex，是涤纶的 2～5 倍，初始模量高，适用于有特殊缝纫要求的领域。在短纤领域，耐酸碱滤料、凉感袜、沙发垫、缝纫线、增强水泥等都是其应用方向。

“强生通过在制备超高分子量聚乙烯纤维的过程中进行改性石墨烯的复合，来改善超高分子量聚乙烯复合纤维的强度及其他性能。该复合纤维具有优异的力学性能、抗热性能、抗菌防螨性能，拉伸强度能够达到30cN/dtex～40cN/dtex，同时该复合纤维还有优异的抗紫外、防切割等性能。” 南通强生石墨烯科技有限公司研发总监马立国说道。

世界上工业化生产超高分子量聚乙烯纤维的企业主要是荷兰帝斯曼、美国霍尼韦尔和日本东洋纺（Toy-obo）三大公司。作为世界首创超高分子量聚乙烯纤维防弹、防刺材料产业化生产的企业，湖南中泰特种装备有限责任公司董事长高波对超高分子量聚乙烯纤维的未来发展，有以下几点建议：随着防护领域要求的提高，努力提升基础的PE纤维的品质；防护材料UD及防弹防刺材料有待继续开拓应用和产品的细分化；提升防护材料附加值，使产业良性循环，成为纤维完整产业链的标志性企业。

鲁普耐特集团有限公司副总经理姜润喜则着重介绍了超高分子量聚乙烯纤维绳缆制作工艺流程，以及其在园林树艺、架线牵引、舞台特技、安全救援、军事防御、起重吊装、矿山开采、船舶系泊、拖船救助、离岸作业、海洋渔业、休闲海洋、航空航天等众多领域的应用。

超高分子量聚乙烯纤维的应用亮点——冰凉席。

拓展民用领域成为亮点

“目前我国超高分子量聚乙烯纤维行业发展取得了重大突破，主要表现在：第一，国产超高分子量聚乙烯纤维已具备规模化生产能力，拥有自主知识产权的干法和湿法两种制备技术，产品质量达到国际先进水平，国际市场竞争力不断提高，纤维及制品出口超过50%；第二，超高分子量聚乙烯纤维产业链的新产品研发频率不断加快，高品质树脂、高强度纤维、细旦化纤维等产品极大满足了国内缆绳、防弹、手套三大领域的应用需要，特别值得一提的是民用市场的拓展，下游面料企业利用超高分子量聚乙烯纤维良好的导热性能开发了纯纺机织布，用于凉席、床单等家用纺织品，具有较好的凉感性能，在市场中保持增长态势，而在此基础上，近两年，超高分子量聚乙烯纤维行业保持了良好的发展态势，全国产量突破9000吨，全行业开工率在70%以上，各应用领域用量都有不同程度增长；第三，企业效益持续改善，行业重点企业保持了较好赢利水平，生产经营状况整体好转，行业已逐步进入良性发展轨道，为将来可持续发展以及做优做强奠定了坚实基础。”端小平说道。

对于行业未来的发展，端小平提出以下三点建议：一是响应中央号召融合发展，要把原料企业全部吸纳进来，因为与其他纤维不同，原料对超高分子量聚乙烯纤维的开发和质量的提升影响较大；二是将技术进步的方向聚焦在低成本和高温抗蠕变，这关乎到其未来的市场规模；三是理性、有节奏的发展，避免恶性竞争。这其中，以江苏神鹤为代表的龙头企业要主动承担行业责任，主动为客户着想，有计划地安排设备投放，保护客户利益，维护行业稳定。