UHMWPE纤维的制备
发布时间 : 2018-10-16 浏览次数 : 次UHMWPE 又称高强高模聚乙烯， 是目前世界上高性能材料之一， 由于其耐腐蚀、 耐磨损、密度小等综合优异性能， 目前被用于军用防护材料、 军用机械材料、 航空航天飞机装置等军事领域。 高性能纤维的发展是奠定一个国家军事装备的基础， 材料的先进才能引领军事技术的先进， 成为了建设现代化强国的重要物质基础， 在世界范围内军事材料领域中占有举足轻重的地位。
1． UHMWPE纤维的性能
UHMWPE 纤维具有综合性能优异， 其相对密度较小， 能够浮于水面。 并且 UHMWPE 纤维是目前世界上强度最大的纤维， 相对于钢材来说， UHMWPE 纤维是优质钢材强度的十几倍。除此之外， UHMWPE 纤维还具有耐腐蚀性能强、耐化学物质、 耐磨损等性能， 综合其性能来看， UHMWPE 纤维在我国很多重要领域均发挥着重要的作用。
1 优良的力学性能
UHMWPE 纤维密度相对于其他高性能纤维来说仅次于常规 PE 纤维和聚丙烯纤维， 是防弹材料中密度最小的优化纤维材料，在保证具有较好防弹性能的同时能够减轻材料本身重量达到轻便的效果。
抗张强度相对于其他几项性能来说， 仅次于 PBO 和聚芳酯纤维， 相对于聚芳酯纤维来说也只相差了 0. 1 的差距， 可知 UHMWPE 的抗张强度优良。
初始模量相对于其他纤维仅次于 PBO 和碳纤维， 表明纤维在外力作用时的抵抗破坏张力相对较好， 不容易发生形变。 是一种超高比强度、 比模量的特性纤维， 在防弹材料中发挥着巨大的作用。
综合这些性能表明 UHMWPE 纤维具有优异的力学性能， 被称为 “纤维之王”， 使得 UHMWPE 纤维在我国多个重要领域均发挥着巨大的作用。
2 电绝缘性能
UHMWPE 纤维反射雷达波现象很少， 具有高效传导的效率， 增强复合材料的介电常数。虽然在其他材料中聚乙烯的介电常数和损耗值是最少的， 但综合各方面性能参数来说， UHMWPE 纤维具有传统聚乙烯纤维达不到的性能， 相对于一般材料效果更好， 是作为雷达罩的首选材料， 具有优质轻便的效果。
3 耐气候性和耐磨性
UHMWPE 纤维耐气候性能优良， 经过长时间的光照条件和恶劣环境下能够保持原有高性能不变； 同时在高性能材料中 UHMWPE 纤维耐磨性和抗弯疲劳性比芳纶纤维要高， 所以该纤维的耐磨性相对于其他高性能纤维较好， 由于其具有高耐磨性又加上其易加工的性能， 使其在工业领域具有较好的应用前景。
4 耐化学腐蚀性能
UHMWPE 纤维内部结构比较紧密， 正是由于该纤维内部分子链结晶度和取向度较高， 致使该纤维具有极强的化学惰性。 所以纤维在酸碱状态下或者是高温低温的状态下， 能长时间保持原有性能不变， 在环境恶劣的条件下依然能够适应并且发挥其价值。
5 自润滑性能
UHMWPE 材料就其他工程材料相比， UHMWPE 具有极低的摩擦因数， 摩擦因素较低使得纤维本身自润滑性能较好， 在没有润滑剂的条件下是塑料材料中最好的材料， 所以使得 UHMWPE 材料在工程中应用广泛， 具有极高的使用价值。 UHMWPE 纤维运用于机械中在运转状态下， 比较传统的钢铁以及黄铜在运转状态下加了润滑剂的效果更佳 。 因此 UHMWPE 纤维相对于普通材料既省去了原料成本， 又保证了优良性能效果， 具有较高的使用价值。
UHMWPE纤维的制备方法
1 凝胶纺丝法
制备高性能 UHMWPE 纤维的方法有很多种， 但由于溶剂本身的原因， 使得一般制备方法对于该纤维的制备不能达到。 凝胶纺丝法是最理想的一种。 凝胶纺丝法不同于一般的溶液纺丝或者是湿法纺丝， 一般采用高分子量聚合体作为原料， 制成半稀溶液作为纺丝原液， 将柔性分子链在半稀溶液中解去缠结， 然后纺丝、结晶、 高倍拉伸得到伸展链， 再经萃取处理后进行超倍热拉伸， 从而制成高强高模纤维。凝胶纺丝法具有显著的基本特征： （1） 采用超高分子量聚合体为原料； （2） 采用半稀溶液作为纺丝原液； （3） 进行超倍热拉伸， 拉伸倍数大于 30。
2.2 增塑熔融纺丝法
熔融纺丝是将聚合物熔体为原料， 经熔融纺丝及进行挤出成形后多次拉伸得到。 而增塑熔融纺丝是在熔融纺丝的基础上， 在聚合物熔体中加入适量的稀释剂进行纺丝， 经过双螺杆混合溶剂， 再进行挤出成形， 在萃取剂中浸泡，再进行多次拉伸最终可得到高强高模聚乙烯纤维。
2.3 高压固态挤出法
挤出成形原理是粉粒状的固体溶剂加入到挤出机里， 给装有固体溶剂的物料桶加热到熔融温度， 使固体物熔融， 将熔融剂输送到具有固定形状的机头中， 再经冷却定型， 进而固化形成最终产品。 而高压固态挤出法是在挤出成形的基础上进行高压熔融， 形成溶剂， 再经喷孔中喷出， 进而进行高倍拉伸， 最终得到高分子量聚乙烯。
4 表面结晶法
由于表面结晶法纤维状晶体生长速度较慢难以实现工业化， 所以这种方法在 UHMWPE 纤维的制备中使用较少。
