论超高分子量聚乙烯纤维标准体系建设的必要性

蒋玲玲，胡伟伟，彭程程，尚 斌

（1.连云港市纤维检验中心，江苏 连云港 222000；2.江苏省高性能纤维产品质量监督检验中心，江苏 连云港 222000；3.上海海关工业品与原材料检测技术中心，上海 200135）

超高分子量聚乙烯纤维（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene，UHMWPE），又称高强高模聚乙烯纤维，是一种新型高性能纤维，与碳纤维、芳纶并称为当今世界三大高科技纤维[1-2]，是我国唯一具有国际竞争力的高性能纤维[3]。UHMWPE纤维是以分子量在100万以上的聚乙烯通过纺丝和高倍牵伸制得的纤维，具有低密度、高强度、高模量、低断裂伸长率、耐冲击、耐磨损等力学特性，同时拥有优异的化学稳定性，广泛应用于防刺等轻质高强类国防军需装备及航空航天、体育休闲、海洋产业、运动器材、建筑加固、生物医疗等领域[4-5]，具有明显的军民两用特征，是关系到国家安全和经济发展的重要战略性高性能纤维新材料。

1 产业现状及发展趋势

1.1 国外UHMWPE纤维产业现状及发展趋势

UHMWPE纤维在欧美等地区的开发应用较早，起初年均增长速度较慢，约5%。当前，国外UHMWPE纤维领先企业主要有荷兰帝斯曼（DSM）、美国霍尼韦尔（Honeywell）、日本东洋纺（Toyobo），这3家公司近几年多次增建扩产，产量以每年8%以上的速度递增，尽管如此，仍不能满足市场日益增长的需求。近两年，受疫情影响，国外UHMWPE纤维企业扩产计划进展缓慢，基本保持原有产量和水平。

目前，欧美和日本的UHMWPE纤维用途结构存在一定的差异，欧美主要用于防弹衣和武器装备，其次为绳缆、渔网、劳动防护等；日本主要用于绳缆、渔网、防护类，特别是防切割手套。

近年来，受世界各地冲突及国家安全保护意识的增强，军事装备、安全防护等行业快速发展，增加了全球范围对高强度、高性能等UHMWPE纤维产品的需求，UHMWPE纤维市场需求潜力巨大，前景非常乐观。

1.2 国内UHMWPE纤维产业现状及发展趋势

国内UHMWPE纤维产业化时间较晚，但发展速度极快。进入21世纪后，我国加快了高技术纤维产业化进程，特别是2007年起，国家发展改革委设立高技术纤维专项扶持计划，UHMWPE纤维规模由百吨级迈向千吨级，此后经过10年快速增长，我国成为全球UHMWPE纤维生产大国。目前，国内UHMWPE纤维主要生产企业已近20家，主要集中分布在江苏、山东、北京等地。其中，产能在千吨级以上的生产企业有10余家。

2021年，全球UHMWPE纤维产能接近7.0万t，而我国UHMWPE纤维行业总产能约为4.3万t，占全球总产能的60%以上。2020年，在全球疫情大环境下，我国UHMWPE纤维终端市场受到了一定影响，主要是下游涉及的安防产品、绳缆等生产企业。尽管如此，我国UHMWPE纤维产业仍保持着良好的发展态势，产量持续突破，在各应用领域的用量也有不同程度的增长[5]。

从UHMWPE纤维的应用需求方面来看，我国军事领域对UHMWPE纤维的需求量最高，其次是海洋产业、安全防护领域。随着UHMWPE纤维产量的进一步增加，市场竞争将不断加剧，应用领域也在进一步扩大，由国防军工高端产品向民用领域方向发展。

2 行业发展对标准化工作的需求

随着UHMWPE纤维产业的快速发展，市场需求日益增加，而UHMWPE纤维产品质量标准评价体系的建立和产品标准化工作的完善步伐已经落后于产业的发展。目前，国内外现有标准中的性能检测还只是延续了普通化学纤维检测方法，主要包括国家推荐性标准中规定的化学短纤维和化学纤维长丝标准检测方法。因此，标准的滞后以及行业的发展对标准化工作提出了与时俱进的迫切需求，主要表现在以下方面。

2.1 以市场需求为导向，差异化UHMWPE纤维开发力度不断加大

近年来，随着我国UHMWPE纤维产业技术水平的持续提升，UHMWPE纤维的应用领域不断拓展，日益增加的军品、民品应用为UHMWPE纤维带来了庞大的市场需求。根据不同的市场应用领域，开发差别化纤维、特色化产品已成为市场需求的主要导向。例如，缆绳市场对低蠕变纤维具有更高的要求，这就需要有针对性地开发溶剂残留量少、蠕变性能好的纤维；纺织服装领域对纤维的柔软性和导热、导湿性提出新的要求，则需开发细特异形截面等特性纤维；医用缝合线领域需要开发低不匀率、高强度、溶剂无残留、高纯度等特性纤维；随着UHMWPE有色纤维的开发，其用于纺织面料的市场前景良好，但UHMWPE纤维结晶度高，表面染色困难，开发有色纤维纺丝工艺可以很好地解决这一问题；在UHMWPE纤维中添加无机粉体，强度和模量有所降低，但纤维的耐切割性能大幅提高，用其编织的手套的耐切割能力能达到较高标准。因此，这些差异化纤维需要更加合适的标准评价体系和标准的检测方法作支撑。

2.2 以高质量发展为引领，从“数量型扩增”向“技术服务型”转变

近几年，我国UHMWPE纤维行业处于供不应求的状态，从整体产能来看，已经超过了需求量，但是很多公司由于各种因素，开工率较低，产品缺口较大，再加上对军工产品、海洋产业的产品有很高的要求，且部分企业的技术达不到要求，只能生产低端产品，造成低端产品局部过剩、高端产品紧缺的局面。因此，UHMWPE纤维行业的发展不应仅注重低端产品“数量型的扩增”，而应加大对高端产品和特殊性能产品的研发力度，形成稳定的高端产品，向“技术服务型”转变，积极抢占市场利润制高点。因此，UHMWPE纤维行业应该协同创新，用系统化、细分化的高质量标准引领自主技术创新，研发低成本、绿色环保的加工新技术，实现UHMWPE纤维产业高质量、绿色发展。

2.3 以客户需求为目标，上下游形成一体化攻关链，发挥联盟效应

目前，国内有关UHMWPE纤维的生产企业和研究机构不少，但缺乏统一的行业标准。一方面，由于生产工艺路线不同，形成生产工艺各异、分报专利等混杂局面，且都宣称各自的技术最领先；另一方面，生产标准和技术参数各不相同，使下游生产企业在系列化选择应用上无所适从。因此，上游纤维生产企业应以客户需求为目标，加强与下游产业的沟通，进行更有针对性的产品开发，与下游产业协同挖掘UHMWPE纤维的新应用、新市场，从聚乙烯原料到纤维，再从纤维到制品应用，上下游形成一体化攻关产业链，充分发挥联盟效应，在满足国家需要和民生发展需求的同时，实现企业自身的持续发展。同时，相关部门应紧跟市场步伐，建立大数据平台，实现上下游关联企业信息共享，进一步推动我国UHMWPE纤维的创新发展、提高先进高端材料制造的水平和能力。

3 质量评价标准体系建设的必要性

目前，国内UHMWPE纤维行业相关标准的制定已经处于相对滞后状态，严重影响了该行业的快速发展和产品质量的提升。现行产品标准GB/T 29554—2013《超高分子量聚乙烯纤维》[6]、FZ/T 54027—2022《超高分子量聚乙烯长丝》[7]只是针对纤维产品常规性能指标进行规定和考核，标准中的相关质量考核指标已经明显不适用现今UHMWPE纤维的生产和应用要求。一方面，随着差异化纤维产品的开发，对于国标或行标中的性能指标会有所取舍，指标松紧程度也会有所调整，有的指标严于国标或行标，有的指标低于国标或行标；另一方面，针对差异化纤维的重要特殊性能，现行标准缺少引领性关键指标（如抗拉伸蠕变性、耐切割性等），而这些关键性能都没有规范、统一的标准测试方法，UHMWPE纤维产品标准和相关检测方法亟需建立与完善。

3.1 能规范和推动该行业健康有序发展

UHMWPE纤维产品质量标准体系建设有利于进一步解决UHMWPE纤维行业标准化工作滞后的现状，统一行业标准评价技术要求，改善产品质量参差不齐、市场品类混杂的现状，引导该行业创造一个充满活力、竞争有序的市场环境，提高我国UHMWPE纤维行业的整体质量水平，更好地服务于我国UHMWPE纤维行业的发展，努力提升我国高端新材料产业的核心竞争力和集聚力。

3.2 能促进和引领该行业自主创新与技术提升

UHMWPE纤维产品质量标准体系建设有利于进一步提高产品科技创新能力和市场应用的针对性，降低科技创新中的不确定性，降低行业内科技创新的市场风险，实现技术标准与科技研发协调发展，降低技术创新投入风险；同时，还能形成一种良性循环的激励机制，营造更加良好的科技创新氛围，进一步提高科技创新成果的市场适应性，实现科技创新成果与标准化工作的相互转化和相互推动。

3.3 能加强行业互动与交流，提升产品国际竞争力

UHMWPE纤维产品质量标准体系建设有利于相关检验机构进一步为行业内提供更加专业的技术交流活动平台，为国产UHMWPE纤维产品质量提升和行业发展把脉，通过与国际先进产品标准的对标，更好地吸收国外产品标准化的先进工作经验，加快转化先进适用的国际标准，鼓励、引领我国UHMWPE纤维企业制定和实施先进的团体标准，发挥标准对技术革新的引领作用，进一步提升国产UHMWPE纤维产品的国际竞争力。

4 结语

UHMWPE纤维的应用前景十分广阔，为解决纤维技术标准与实际生产以及市场需求之间脱节的问题，发挥标准的“引领”作用，促进我国UHMWPE纤维产业进一步有序、高效、健康、创新、高质量发展，加快UHMWPE纤维产品质量评价标准体系建设，完善产业链标准化工作，会对我国UHMWPE纤维产业的创新、产品的开发、应用领域的拓展起到重要的技术支撑和积极的推动作用。