高強(qiáng)高模聚乙烯纖維及其在航空航天上的應(yīng)用(final)

1、1高強(qiáng)高模聚乙烯纖維及其在航空航天高強(qiáng)高模聚乙烯纖維及其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用初探領(lǐng)域的應(yīng)用初探駐膠帶股份軍事代表室廖振魁張勃駐三七二廠軍事代表室龍立軍摘要：高強(qiáng)高模聚乙烯纖維是新興的高分子纖維，與碳纖維、芳倫并列為三大高性能纖維，其性能優(yōu)異，已在廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域，而在軍用特別是航空航天上應(yīng)用較少。對(duì)此，本文該纖維進(jìn)行介紹，并簡(jiǎn)要分析如何在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用。關(guān)鍵詞：聚乙烯纖維航空航天應(yīng)用初探高強(qiáng)高模聚乙烯纖維(也稱為超高分子量聚乙烯纖維

2、，英文UltraHighMolecularWeightPolyethyleneFiber，簡(jiǎn)稱UHMWPE)，是上世紀(jì)80年代初研制成功的高性能有機(jī)纖維，它是當(dāng)今世界三大高科技纖維（碳纖維、芳倫、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維）之一，是一種具有高度取向直鏈結(jié)構(gòu)的纖維。UHMWPE纖維具有很高的軸向比拉伸強(qiáng)度和剛度，比強(qiáng)度在所有纖維材料中是最高的一種，比模量?jī)H次于高模量碳纖維；能量吸收性能在所有纖維中是最高的，耐低溫、耐紫外光性能極佳。優(yōu)異的性能，使

3、其被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、造船、農(nóng)業(yè)、化工、建筑、礦業(yè)及體育運(yùn)動(dòng)器械等民用領(lǐng)域，相比之下我國(guó)在軍事領(lǐng)域特別是航空、航天反而應(yīng)用較少，這與UHMWPE纖維具備的性能不相稱。具有高強(qiáng)、高模、質(zhì)輕等優(yōu)良的物理性能的UHMWPE纖維尤其適合在航空、航天等尖端技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，可應(yīng)用于運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈、各類航天器、空間站、人造衛(wèi)星、宇航服、噴氣客機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和直升機(jī)等航空航天領(lǐng)域，本文對(duì)UHMWPE纖維進(jìn)行介紹，并簡(jiǎn)要分析如何在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用。一）高強(qiáng)

4、高模聚乙烯纖維的發(fā)展史及前景3的工業(yè)化生產(chǎn)，英國(guó)、俄羅斯等國(guó)也正開展該纖維的研究工作。在我國(guó)的“十一五”規(guī)劃中，將此纖維項(xiàng)目列為重點(diǎn)發(fā)展的高科技項(xiàng)目，并將該纖維作為國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的特種纖維之一。當(dāng)今，作為商品的UHMWPE纖維的拉伸強(qiáng)度可達(dá)到3～4GPa最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室級(jí)纖維的拉伸模量已超過180GPa拉伸強(qiáng)度高達(dá)6～8GPa。今后高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的研究方向一是通過纖維改性提高性能，如提高強(qiáng)度、模量，提升耐溫度等級(jí)，并改善蠕變性能等；二是

5、開展界面改性、合理結(jié)構(gòu)與混雜形式的優(yōu)化等研究，開發(fā)高性能復(fù)合材料，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。二）高強(qiáng)高模聚乙烯纖維生產(chǎn)工藝和性能超高分子量聚乙烯突出的特性是與其極高的分子量分不開的，樹脂分子量越高，纖維的性能越好。一般來說，只有平均分子量大于170萬的超高分子量聚乙烯樹脂，才具有常規(guī)分子聚乙烯所不具備的、其它工程塑料無法比擬的優(yōu)良性能。因此，人們通常把平均分子量超過170萬（1.7106）的聚乙烯稱之為超高分子量聚乙烯。國(guó)內(nèi)外一般用于UHMWP

6、E纖維生產(chǎn)的聚乙烯樹脂相對(duì)分子量介于（3～6）106，部分可達(dá)到9106。目前還沒有單純的高分子材料具有如此多的優(yōu)良性能。1、纖維的制作工藝國(guó)內(nèi)生產(chǎn)該纖維的工藝方法主要是凝膠紡絲－超倍熱拉伸法，工藝方法是：用溶劑溶解聚乙烯樹脂，制取超高分子量聚乙烯粘稠溶液——通過噴絲板將溶液擠出——擠出后的粘稠溶液驟冷形成凝膠原絲——再對(duì)凝膠原絲進(jìn)行去溶劑化及干燥——再將其進(jìn)行高倍熱拉伸，從而制得高強(qiáng)高模的聚乙烯纖維。2、主要物理機(jī)械性能密度：0.97