異軍突起的PE材料人體防護裝備

張亦馳

最近有關中美單兵裝備的話題在網絡上被炒得火熱。這其中，有關防彈衣的問題更是引發廣泛關注。此外，前段時間還發生穿防彈衣協助警察抓捕嫌犯的開鎖匠遭槍擊不幸身亡、而未穿防彈衣的警察遭遇多發子彈貫通傷卻生存的事件，這些都引發了大家對人體防護裝備的興趣。珠海航展上，上海斯瑞科技有限公司展出了多種PE材質的人體防護和裝備防護裝甲。懷著一系列問題，筆者采訪了該公司CEO、高級工程師辛志榮和副總經理、高級工程師廖振魁。

記者（以下簡稱“記”）：最近幾年，筆者參加防務展發現，各種PE材質的防護裝備大量涌現，大有代替芳綸的趨勢。請介紹一下PE纖維的發展歷程，以及和芳綸相比，PE在價格、工藝、防護性能指標方面有什么優缺點？各國使用的情況如何？

辛志榮（以下簡稱“辛”）：PE纖維是超高分子量聚乙烯纖維（Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber，縮寫為UHMWPE）的簡稱，是上世紀80年代初研制成功的高性能有機纖維，它是當今世界三大高科技纖維（碳纖維、芳綸、PE纖維）之一。該纖維有非常廣泛的用途，其中之一是用作防護材料。我國上世紀90年代成功研發具有自主知識產權的PE纖維，國產PE纖維被稱之為“爭氣纖維”，是國人引以為豪的高性能有機纖維。這是因為在所有高性能纖維中只有國產PE纖維達到了國際上的最高水平。現在是中國、美國、荷蘭三國產品三分天下，中國的PE纖維性能、質量并不輸它國。

廖振魁（以下簡稱“廖”）：芳綸纖維在PE纖維問世前，的確是最好的高性能有機纖維，廣泛應用在各行各業，其中在裝甲、防護領域應用的也最為廣泛。但該纖維及其產品有兩大致命的死穴，其一是“見光死”，即遇紫外線會光降解；其二是“遇水亡”，即便是在干燥的空氣中也吸收水分并產生水解。該兩大特性使得芳綸的耐候性差、壽命短，限制了其在防護領域的深層次使用。

而PE纖維具有很高的軸向比拉伸強度和剛度，比強度在所有纖維材料中是最高的一種，比模量僅次于高模量碳纖維，比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，耐水性能極佳，水對PE纖維無任何侵蝕作用。

PE（聚乙烯——是乙烯經聚合制得的一種熱塑性樹脂）和我們的生活息息相關，我們家用的食品保鮮膜和袋便是聚乙烯制作的，家用的PE樹脂其分子量遠不如我們這里所說的PE纖維樹脂，但其耐候性是一致的。從上世紀80、90年代過來的中國人都知道，當時“白色污染”遍及全國，如鐵路、公路路邊都是丟棄的塑料袋，樹枝上到處都飄掛著塑料膜，此塑料就是PE。被丟棄的PE因其在大氣的環境下100年都不降解，而被稱之為“白色污染”。生活中的PE不降解、污染環境是壞事，但也恰恰說明其耐候性好、壽命長。

辛：基本上，芳綸的缺點都變成了PE纖維的優點了，而芳綸的優點在PE纖維上變得更為優秀，因此PE纖維在防護領域取代芳綸是必然的趨勢。單從防彈能力來看，芳綸纖維在防低速彈方面還具備較強的性能，但PE纖維也高出芳綸30%左右；在防高速彈方面，PE纖維的性能是芳綸的1.5～2倍。當然，PE纖維也有其致命的問題，即耐溫等級遠不如芳綸纖維，PE纖維防護產品的使用溫度在70℃以內（該溫度能滿足人體和裝備的要求，即耐溫55℃），超過此溫度性能下降很快，到150℃以上PE纖維會熔化，而防彈芳綸現階段最大的優勢就是它的耐溫性能；在成本價格上，芳綸和PE纖維處于同一水平上。

廖：現在世界各國PE纖維防護產品的應用主要集中在人員防護。PE纖維防彈衣、防彈頭盔重量輕，便于穿戴后的人員從事各種活動。PE纖維在裝備上的應用最初是在航空上開始的。實際上，最好、最先進的材料都是從航空裝備上開始應用的，其質輕、防彈性能優異，是飛行器裝甲防護材料的首選。上世紀90年代后期研發的軍用飛行器的防護裝甲基本上都是選用該材料。不僅航空裝備，現在水面、地面裝備都強調機動性能，質量輕是機動性好的條件之一。因此，世界各國也都在艦船、車輛、裝甲車等裝備上大量采用了PE纖維防護裝甲。

記：為什么還有那么多國家仍然使用芳綸材料防護裝備？包括人們為什么喜歡用“凱夫拉”這個名字代替芳綸？

廖：前面說了，芳綸耐高溫性能好，在200℃都能保持較好的防護性能，在500℃時不滴熔、不分解，而且突遇900℃以上的高溫會直接碳化，形成隔熱層。而這些是PE纖維防護產品不具備的。但僅從防護產品上來說，芳綸防護仍在使用還有一個原因，便是使用習慣和裝備使用的慣性所致。特別是武器裝備一旦定型，其狀態不會輕易改變，并具有一定的繼承性。

辛：芳綸纖維的發展以美國杜邦公司產品為表征，其產品主要有Kevlar29、Kevlar49、Kevlarl29、Kevlarl49、Kevlar KM2，其中29、129、KM2是防彈纖維，KM2對中國禁運。芳綸纖維主要生產企業、產品是美國杜邦公司的Kevlar、日本帝人公司的Twaron、韓國可隆公司的Kolon。在中國、俄羅斯以外的其它國家銷售的芳綸，主要集中在這三個品牌，性能是kevlar最好，帝人、可隆次之。俄羅斯的Armos和Rusar芳綸纖維另辟蹊徑，是一種三元共聚雜環芳綸纖維，但其產業化水平低，在世界市場上所占份額較少。但俄羅斯雜環芳綸纖維性能遠優于杜邦。防護產品的防彈性能主要取決于纖維的拉伸強度和模量，通常這兩者越高，其防彈性能越好，這兩個指標俄羅斯優于美國。

我國從事研發和生產類似杜邦公司芳綸產品的企業較多，但大多性能不佳，處于研發初級階段。目前為止，國產芳綸纖維還不能在防護領域應用。國內定義該類芳綸纖維為芳綸Ⅱ。國內另一批企業，研發生產了類似俄羅斯的雜環芳綸，國內稱之為芳綸Ⅲ。國內芳綸Ⅲ達到了俄羅斯芳綸的水平，性能遠好于芳綸Ⅱ，但成本太高，不便于大范圍應用，僅限于軍工少量使用。

廖：在國內大部分都是以“凱夫拉”作為芳綸的代名詞，很多人不知道芳綸纖維是什么，但說到凱夫拉纖維，大家都能津津樂道說出是防彈纖維材料。究其原因，這主要是美國杜邦公司的Kevlar是最早推出的芳綸纖維產品，且杜邦公司營銷工作做得好，自然對其品牌記得住。這相當于說到西式快餐自然就會說到肯德基和麥當勞。但最關鍵的還是其在防彈衣領域的成功應用，使得凱夫拉深入人心。

現美軍所裝備的IBA（攔截者）防彈衣系統主要由軟質的防彈背心（OTV）加上硬質的防彈插板（SAPI）組成。OTV就是采用美國霍尼韋爾公司的Spectra PE纖維，比以前使用杜邦凱夫拉的PASGT防彈衣要輕巧很多，而且防彈效果更好。現美國海軍陸戰隊所使用的Mich頭盔也為Spectra PE纖維制造。

記：現在的人體防護裝備大多是軟硬結合。這“硬”的方面通常采用什么插板？性能如何？這些硬裝甲除了用于人體裝甲之外，還用于哪些武器裝備的防護領域，價格如何？如何評價一些采用合金鋼插板的防彈裝具。

辛：是的，人體防護裝備大多采用軟硬結合，這主要是根據士兵、警員執行不同任務來設計不同級別的防護裝備。通常，軟制防彈衣防護級別是三級以內（標準采用GA141-2010中的級別），這一類防彈衣用于士兵、警察執行普通的任務的穿著。若要執行特殊任務，那就需要在防彈衣上增加硬質插板，加上插板后，防彈衣可防四、五、六級槍彈，即可防79式微沖、AK-47、79式狙擊步槍。

這些硬裝甲廣泛的應用于陸海空的武器裝備防護領域，如國外的軍用運輸機、直升機的乘員座椅、艙室地板，水面高速艦艇的裝甲，地面車輛、裝甲車的裝甲防護等等。PE纖維裝甲在裝備上的應用，解決了重量與防護的矛盾，在配裝有限重量情況下，較好的保護了人員安全，提高了裝備的戰場生存率和人員的存活率。PE纖維裝甲相比金屬裝甲重量輕，在相同防護級別下，平均可減輕一半以上的重量，不會產生跳彈二次傷人，而且作為鋼制裝甲的內襯裝甲，可非常有效的防止碎甲彈造成的鋼裝甲內層飛崩致人傷亡。與鋼制裝甲相比，主要的問題是成本有較大的提高。

廖：為提高防護級別，國外還有用合金鋼插板作為防彈裝甲的，而國內較少，主要是集中在少數欠發達的國家。合金鋼插板最大的優勢就是便宜，但太沉重，從提高戰斗力和以人為本出發，不建議我國軍警使用，而軍方和警方也很抵觸使用鋼制插板。

記：我們國家的PE水平怎么樣？從原絲制造到加工，和國外有差距嗎？除了原材料方面，防彈裝具還有哪些關鍵技術？

辛：國內PE纖維的水平在世界上是一流的，從原絲制造到加工和國外差距不大，屬同代的差距。這一點上與芳綸、碳纖維有本質的區別，這兩種纖維與國外相比是幾代的差距，而PE纖維和裝甲復合等方面，國產某些性能還高于國外。

廖：PE纖維防彈產品除原材料外，還有先進的紡絲、高倍的牽伸和PE板的復合關鍵技術。

記：能否簡單對比下貴公司的產品和美國現役防彈裝備的優劣？

辛：對于士兵和警務人員的安全防護裝備，我國和美國在設計思路上存在諸多不同。主要的一點是美國的防彈衣、防彈插板檢測時的背凸不大于44毫米，我國的要求是不大于25毫米，這就造成了同樣級別的防彈衣我們的重量肯定要比美國的重，同樣也造成了防護產品從外觀到性能上都存在較大差異。僅對防彈衣、防彈插板、防彈頭盔這3種最基本的單兵/單警防護裝備而言，可以說我國單兵/單警裝備的防護能力比對應的美國現役產品要高一些，主要是兩國標準差異所決定的。如果我公司完全按照美國的標準，那么產品性能也完全不輸給它。

必須要承認的是，美國人在產品外觀設計的美觀性與功能性的平衡點掌握的比較好，許多創新性的細節設計很人性化且很實用，仍然很值得國內廠家學習。

另要比較中美防彈衣的優劣，還必須探討一個問題，這就是背凸是44毫米還是25毫米誰更科學？我個人認為44毫米更為科學，因為防彈衣是救命的，不能保證一點不受傷。背凸越大的確對人體造成的鈍傷越嚴重，但要減少背凸就必須增加材料的用量，以致重量過重，這樣的防彈衣誰愿意穿呢？國內就存在因防彈衣較重、不舒適，警察執行任務時不太愿意穿的現象。因背凸要求不一樣，通常相同防護效果的防彈衣美式的就比中式的要輕一點，這就是原因所在。

記：前段時間曾發生穿著防彈衣鎖匠配合公安抓捕罪犯時遭槍擊身亡，而未穿防彈衣的警察多處遭遇貫通傷卻存活的事件。原因是什么？是國內外標準的差異嗎？

辛：該事件并不能說明防彈衣無用。我們所有的防護產品都是有級別的，通常軟質防彈衣防護級別是3級，加上特定的插板可防狙擊步槍。三級的防彈衣是防國產79式微型沖鋒槍，其子彈是54式手槍用的51式鉛芯彈。若某槍彈的穿透級別高于三級，那該級的防彈衣必然會被打穿而造成人員的傷亡。我們再看一下此次事件中罪犯所用的槍械，未穿防彈衣的警察多處遭遇子彈貫通擊傷，說明罪犯使用了穿透力極強的槍械。事后查明罪犯用的是一把奧地利格洛克（GLOCK）手槍，該槍在國外專門裝備軍警使用，是大口徑制式手槍，而且使用的是穿透力強的鋼芯彈，其穿透力遠超國產51式鉛芯彈，即高于GA141標準三級。因此，該槍彈擊穿三級防彈衣是必然事件。鎖匠被槍彈擊中身亡是剛好擊中了要害部位，而警察多處被貫通擊傷而存活，是因為擊中部位非致命。

廖：國內防彈衣GA141-2010標準是2010年新修訂的，單純從防護級別來看，個人認為完全沒有必要因廣州鎖匠偶發事件而修訂，因為現警用防彈衣足夠對付一般持槍暴徒。國內一般持槍暴徒用的最多就是仿54手槍，3級防彈衣已足夠了。若對付特定的毒犯，可在防彈衣防護的關鍵部位增加一塊輕而薄的PE板，便可將防護級別升到4級，還可保證防彈衣的有效和輕便。但是，我們認為最應該修訂乃至最應該改革的，是我國公安部裝材局制定的《警用產品入圍管理辦法》。該辦法有兩個致命缺陷：一是限制了我們的公安干警使用最新最好的產品和最新最好的裝備，其次是阻礙了企業的科研開發進程，阻礙了相關技術進步和產品升級換代。

另外，我們認為軍用防彈衣GJB4300標準應盡快修訂，因為6個級別中防護的槍種全是國產槍械，而我們面對的敵人可不都是拿著中國產的槍械來和我們對抗的，建議應按我們的潛在敵人所用槍械來編制軍用防彈衣的標準。

辛：國內外常用的防彈標準包括中國公安標準GA141-2010《警用防彈衣》；中國軍用標準GJB4300-2002《軍用防彈衣安全技術性能要求》；中國公安標準GA293-2001《警用防彈頭盔及面罩》；中國軍用標準GJB/Z9001-2001《防彈玻璃》；中國公安標準GA165-1997《防彈復合玻璃》；美國司法部NIJ0101.06《防彈衣技術性能標準》；美國司法部NIJ0106.01《防彈頭盔》；歐盟標準EN1063-2000《玻璃防護標準》等。

因防護對象和防護要求都不同，故直接比較不同標準的防護等級是不科學的。

記：從近些年曝光的警方反恐演練中，發現警方很少使用重型防護裝備，包括大型的防盾。防彈背心看上去也很單薄，而國外更為重視個人的防護。您認為原因是什么？從經濟性上考慮，軍隊大量裝備防彈背心是否可行？以前曾有人認為，我們不配發防彈衣，是因為子彈在擊穿防彈衣后發生變形，對人體造成的傷害會更大，您怎么看？

辛：是的，我認為是理念的問題，現在國內技術和材料應該不是問題，我們防彈的基礎材料（陶瓷、防彈纖維、板）和防護產品每年都大量出口到世界各國，包括歐美發達國家；當然也不是經濟問題，現在連銀行的押鈔員都有防彈衣，警察也已經大量配備，部隊配發不成問題。

國內不重視人體、裝備的防護，主要是因為和平時間太長了，沒有從實戰的角度來考慮。這一點不僅體現在人體防護裝甲上。的確，裝甲防護平時是無用，特別是裝備（如飛機、軍艦等）配備裝甲平時是要增加多余的重量，這個重量是要拖累裝備的攻擊性能的。但有裝甲的裝備在戰時的綜合作戰性能是非常高的，有非常多的戰爭實例，在此不贅述。外軍人員、裝備的裝甲可以說是防護到了牙齒上了，如美軍“伯克”級驅逐艦光裝甲防護的重量便達150噸。

廖：我們感覺，軍隊應該大量裝備防彈背心，平時訓練時就應穿著，戰時才會習慣（畢竟防彈衣還是有重量的，一套全防式的防彈衣服就有5千克）。從價格上看，一套全防式的防彈衣服價格三千多元，單一件防彈背心價格僅一千多元，我們的戰士每人配套一件從經濟上考慮完全能承受的。

辛：關于“子彈在擊穿防彈衣后發生變形，對人體造成的傷害會更大”這種說法很早就有，但從專業角度來看，這種說法太片面，只有在特定槍彈、特定彈速、特定入射角度及特定等級防彈衣等各種“特定條件”都恰好滿足的情況下才有可能發生，在實際中發生的概率是非常小（需要指出的是：前不久鎖匠犧牲的原因并不是“穿了防彈衣反而造成了更大的傷害”）。這和你坐飛機去旅行是一樣的道理，飛機是存在墜毀的可能，但它是一個小概率事件，你不會因為該小概率事件而不去坐飛機吧。這種概率很小的事情雖被傳得“有模有樣”，但并不能改變“穿防彈衣才更安全”的事實。現在幾乎全世界所有國家都在盡可能為自己的軍隊和警察配備防彈衣。事實勝于雄辯，在海灣、阿富汗等戰爭中，美英多國聯軍士兵中彈后的傷亡率遠小于越戰，防彈頭盔、防彈衣功不可沒。

記：這實際上就是一個觀念的問題。有中國軍人曾經撰文稱，俄羅斯軍人參加“和平使命”系列軍演時，多穿著防彈衣，哪怕是在由俄羅斯向中國開進的途中，在悶熱的車廂內，仍然堅持穿著防彈衣。對于俄軍而言，這既是一項嚴格的規定，也是一種習慣，形成一種重視生命的習慣，甚至說要形成一種文化，這與提倡勇敢并不矛盾。可喜的是，12月22日進行的中國首支維和步兵營赴南蘇丹維和出征誓師大會上，維和部隊官兵均穿著全套的防護裝備。那么，我國人體防護領域的整體技術怎樣？在國際上達到什么水平？相關領域的出口情況如何？聽說一些北約國家都在使用我們的產品。

辛：可以說我國人體防護領域技術整體水平在世界上也是靠前的，如2.6千克級的NIJⅣ級的防護插板，可防M2AP彈、53式穿甲燃燒彈三發以上的打擊，全球只有兩家公司能生產，一家是斯瑞科技，另一家是歐洲企業。當然，必須承認我國整體上離世界最高水平還是有差距的，特別是新型防彈材料應用和防護產品創新等方面。這方面一個重要原因是由于國內惡性競爭，造成國內防護企業利潤微薄或虧損，沒有更多的資金用于創新。

廖：國內相關領域出口量是較大的，僅我公司去年出口北約國家的一個定單便是近2個億，出口防護產品中包括防護產品的基礎材料UD布、防彈衣、防彈插板等。國內其它企業和貿易商也都有零星和整批的出口。國內產品出口對象不都是第三世界欠發達地區，也包括發達國家如美國、歐盟國家等，也大量出口到北約組織國家。

[編輯/秦蓁]