第四章　超高分子量聚乙烯纤维

第一节　引言

超高分子量聚乙烯（Ultrahigh molecular weight polyethylene, UHMWPE）纤维，又称高强高模聚乙烯纤维、高取向度聚乙烯纤维、高性能聚乙烯纤维，是目前所知强质比最高的纤维材料，与碳纤维、芳纶并称为当代三大高性能纤维，是促进高新技术产业发展的重要新材料，也是涉及国防和航空航天工业的必要材料。

国际上UHMWPE纤维主要形成两大品牌，即Dyneema®（荷兰帝斯曼公司、日本东洋纺公司）和Spectra®（美国霍尼韦尔公司），相应代表了两条不同的生产技术路线，一条是以Dyneema®为代表的高挥发性溶剂（如十氢萘）的溶液干法冻胶纺丝技术路线，简称干法技术；一条是以Spectra®为代表的低挥发性溶剂（如矿物油）的溶液湿法冻胶纺丝技术路线，简称湿法技术。干法纺丝与湿法纺丝最大的区别在于是否使用萃取剂，干法技术直接采用加热将有机溶剂挥发出来，湿法技术则采用一种溶剂溶解超高分子量聚乙烯树脂得到纺丝溶液，经挤出成型后通过另外一种高挥发性萃取剂将原有溶剂萃取出来。表4-1给出了国外主要生产UHMWPE纤维的厂商。

表4-1　国外高性能聚乙烯纤维主要生产商情况

荷兰帝斯曼公司1990年在荷兰的Heerlen工厂建成第一条干法凝胶纺丝生产线并进行Dyneema SK系列产品商业化生产与市场开拓。随后的几年里，该公司为保持技术先进性，扩大产品全球市场份额，投入大量资金开发关键技术和产品，并在多处开设工厂，纤维的性能处于国际先进水平，得到了下游用户的广泛关注和认可。根据相关数据统计，荷兰和美国的工厂在2008年产能合计达到4500t/a，2010年增至6000t/a。与日本东洋纺绩株式会社合作，在日本建厂，产能由1600t/a逐步扩大至3200t/a。

美国霍尼韦尔公司拥有湿法纺丝技术，最初由美国联信公司在借鉴帝斯曼公司工艺路线的基础上开发而来，后联信公司被霍尼韦尔公司并购，成为国外唯一拥有湿法纺丝技术的公司。据相关报道，2010年其下属工厂产能已达到3000t/a。

我国自20世纪80年代开展冻胶纺丝制备超UHMWPE纤维的研究工作，尤其是近10年来，我国UHMWPE纤维发展较快，技术路线也分为湿法路线和干法路线。表4-2给出了我国UHMWPE纤维工艺路线及生产厂商。

表4-2　国内高性能聚乙烯纤维主要生产商情况

湿法纺丝技术主要由东华大学开发，形成了具有我国自主知识产权的成套技术，采用该项技术用于制备UHMWPE纤维的规模化企业主要有北京同益中特种纤维技术开发公司、湖南中泰特种装备有限公司、宁波大成新材料股份有限公司、山东爱地高分子材料有限公司、北京威亚高性能纤维有限公司和上海斯瑞科技有限公司等。

干法纺丝技术路线由中国纺织科学研究院和南化集团研究院合作开发，于2005年建成了30t/a高性能聚乙烯纤维扩试线，打通了关键技术及开发出核心设备，得到的纤维性能优良。2008年在仪征化纤公司建成300t/a生产线，干法产品成功打入国内市场，标志着国产高性能聚乙烯纤维干法纺丝工艺迈进了产业化的行列；2011年，仪征化纤公司成功建成1000t/a干法纺丝生产线，2016年，第二条千吨级生产线顺利投入运营。