HMPE纖維應用新領域

文/本刊記者 寧翠娟

利用超高分子量聚乙烯纖維良好的導熱性能開發的純紡機織布，用于涼席、床單等家用紡織品，具有較好的涼感性能，在市場中保持增長態勢“超高分子量聚乙烯（HMPE）纖維的工藝技術很先進，需要好的設備去匹配，這是我們做設備的初衷。目前市場上約90%的超高分子量聚乙烯纖維工程技術與設備是由我們提供的。未來我們將著力研發低成本、耐熱抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維的生產技術及成套裝備，特別是以綠色環保、低運行成本為載體的生產線，而研發目標則定位于接近常規化纖的產能和成本，大力拓展民用領域，特別是遠洋捕撈、海洋養殖等領域。” 中國化學纖維工業協會超高分子量聚乙烯纖維分會會長、江蘇神鶴科技發展有限公司（以下簡稱“江蘇神鶴”）董事長郭子賢如是說。

2017年12月26日，由中國化學纖維工業協會主辦，中國化學纖維工業協會超高分子量聚乙烯纖維分會、江蘇神鶴科技發展有限公司承辦的“2017超高分子量聚乙烯纖維產業鏈創新論壇暨分會年會”在江蘇鹽城召開，會議前半部分由中國化學纖維工業協會副會長王玉萍主持，后半部分由東華大學研究院副院長王華平主持。

好馬配好鞍

超高分子量聚乙烯纖維是世界三大高性能纖維中發展最快的一個品類，作為其工程技術與設備的提供者，江蘇神鶴在十多年時間內，陸續推出了年產30噸到年產300噸的生產線，實現了從無到有、從小變大、從大到精的大踏步跨越，使其生產成本大幅下降、品質大幅度提升。據郭子賢介紹，江蘇神鶴推出的第四代生產線具有工藝控制要求高、設計和加工難度大、裝備制造精度高等特點，并且該生產線在增加產能、降低功耗和生產成本上更具有優勢。具體表現在：優化了后紡設備結構設計，在前三代技術基礎之上，功率不變產能提高一倍，單位功耗降低50%；在增加一倍產能的條件下，后紡的操作人數沒有增加，單位產量工資占比下降了50%；與輔助設備廠家協作攻關，在提高氣體回收裝置吸附容量的同時，降低單位功耗30%；工藝人員參與設計的液體回收裝置，采用國際最先進的技術使液體分離單元降低單位功耗35%。

基于在超高分子量聚乙烯纖維工程技術與設備上的優勢，江蘇神鶴成為了“國家超高分子量聚乙烯纖維工程技術研發基地”，中國紡織工業聯合會副會長、中國化學纖維工業協會會長端小平在大會上為其授牌。

“目前，東華大學正在與江蘇神鶴合作，進行新型、環保溶劑的試驗以及低纏結密度超高分子量聚乙烯纖維原料的紡絲研究；開發高效、低成本紡絲路線；研制高效、安全新型設備；研發纖維新產品。”東華大學材料科學與工程學院教授王依民說道。此外，他還詳細介紹了國內外超高分子量聚乙烯纖維的發展歷史與現狀以及荷蘭帝斯曼新產品的特點，他還指出超倍拉伸，以形成取向的伸直鏈結晶，是凍膠紡絲與干法紡絲的不同之處。

王華平則圍繞高性能纖維加工技術的穩定化、清潔化、智能化以及實現產品的低成本化、規模化和高穩定化，講述了高性能纖維的發展趨勢，即產品高性能化、專業化、結構功能一體化；加工技術高效穩定化；全生命周期綠色化；加工體系智能化；原料體系專業化配套定制；應用領域不斷拓展，需求進入快速發展期。但是目前其加工水平自動化程度較低，在工程技術方面還需努力。

超高分子量聚乙烯纖維在防護領域的應用。

軍用與民用齊飛

中國工程院院士蔣士成 、中國化學纖維工業協會副會長賀燕麗、江蘇九九久特種纖維制品有限公司總經理楊建文、上海海春紡織科技有限公司董事長陳波、北京航天安泰有限公司副總經理楊穎在當日舉行的高端訪談中各抒己見。

蔣士成認為，在國家政策的支持下，可形成相關的技術聯盟、技術中心，為研發提供支持，同時也應加強與市場的對接，使得超高分子量聚乙烯纖維在產品性能、品種、質量等方面不斷進步。

賀燕麗指出，國家對相關高性能纖維有支持政策以及專項資金，在利好的政策下，企業應該不斷努力，解決抗高溫、抗蠕變等問題，而對于下游企業，國家也應該給予支持，實現上下游協同發展，讓超高分子量聚乙烯纖維更好地服務于國防航空和民生經濟。

楊建文對超高分子量聚乙烯纖維的前景十分看好，“目前，我們超高分子量聚乙烯纖維的年產量為4000噸，同時銷售幾乎能夠達到100%。未來，超高分子量聚乙烯纖維在防彈頭盔、防彈衣、戰地醫院、戰地帳篷、防護手套、船用繩纜、甲板防彈、鞋面、混凝土、橋梁防護、風力發電等領域都會有較好的發展前景。”

陳波說道：“我們利用超高分子量聚乙烯纖維的冰涼感特性，將其應用在床墊、枕套等家紡產品中，市場行情比較好。并且我們和紗線企業逐步解決了超高分子量聚乙烯纖維由于強度高在織布中易斷裂、且容易損傷設備的問題；解決了其切割以及顏色單一的問題，逐步改善了產品的品質和品類的豐富度。未來，我們將重點提升產品的柔軟性和阻燃性，更好地提升產品的競爭力。”

楊穎則從防護產品領域發表了自己的看法，“我們期待超高分子量聚乙烯纖維耐熱性能的進一步提升，以研發更好的防護產品。目前，在全球防彈衣市場中，中國產品占比為70%，前景十分廣闊，未來我們將進一步提高研發水平，從精致度、性能上提升產品。”

基礎研究與終端應用相輔相成

來自超高分子量聚乙烯纖維的相關科研院所、監督檢驗測試中心、研發與應用企業的代表們都在傳遞著一個信息——基礎研究與終端應用是相輔相成的。中國科學院寧波材料所研究員陳鵬從樹脂聚合、纖維成型、復合材料制備等方面，講述了自主研制高強型超高分子量聚乙烯纖維以及進一步完善技術鏈與產業鏈的潛在途徑。

“中國水產科學研究院東海所、農業部繩網檢測中心聯合纖維和繩索廠經過十多年研究，在材料改性和復合技術方面積累了大量數據，通過了發達國家第三方檢測和特種行業的使用認可。以聚合物改性創立新型復合模式，改性聚合物基于環保、合金效果，比單組分更耐疲勞、海水、耐磨和長壽，改性聚合物復合技術應用到其他材料上，也得到了可喜的效果，可應用到海洋工程吊裝索具、智慧纜、臍帶纜等特殊行業。” 農業部繩索網具產品質量監督檢驗測試中心教授級高工馬海有說道。

超高分子量聚乙烯纖維在勞動防切割、家紡織物、服裝面料、漁線等民用領域的應用是中國石化儀征化纖公司的一個研發方向。研究表明，超高分子量聚乙烯纖維的導熱系數是滌綸的4倍，實際降溫幅度增大2℃，涼感明顯。而其股線強度為8cN/dtex～15cN/dtex，是滌綸的 2～5 倍，初始模量高，適用于有特殊縫紉要求的領域。在短纖領域，耐酸堿濾料、涼感襪、沙發墊、縫紉線、增強水泥等都是其應用方向。

“強生通過在制備超高分子量聚乙烯纖維的過程中進行改性石墨烯的復合，來改善超高分子量聚乙烯復合纖維的強度及其他性能。該復合纖維具有優異的力學性能、抗熱性能、抗菌防螨性能，拉伸強度能夠達到30cN/dtex～40cN/dtex，同時該復合纖維還有優異的抗紫外、防切割等性能。” 南通強生石墨烯科技有限公司研發總監馬立國說道。

世界上工業化生產超高分子量聚乙烯纖維的企業主要是荷蘭帝斯曼、美國霍尼韋爾和日本東洋紡（Toy-obo）三大公司。作為世界首創超高分子量聚乙烯纖維防彈、防刺材料產業化生產的企業，湖南中泰特種裝備有限責任公司董事長高波對超高分子量聚乙烯纖維的未來發展，有以下幾點建議：隨著防護領域要求的提高，努力提升基礎的PE纖維的品質；防護材料UD及防彈防刺材料有待繼續開拓應用和產品的細分化；提升防護材料附加值，使產業良性循環，成為纖維完整產業鏈的標志性企業。

魯普耐特集團有限公司副總經理姜潤喜則著重介紹了超高分子量聚乙烯纖維繩纜制作工藝流程，以及其在園林樹藝、架線牽引、舞臺特技、安全救援、軍事防御、起重吊裝、礦山開采、船舶系泊、拖船救助、離岸作業、海洋漁業、休閑海洋、航空航天等眾多領域的應用。

超高分子量聚乙烯纖維的應用亮點——冰涼席。

拓展民用領域成為亮點

“目前我國超高分子量聚乙烯纖維行業發展取得了重大突破，主要表現在：第一，國產超高分子量聚乙烯纖維已具備規模化生產能力，擁有自主知識產權的干法和濕法兩種制備技術，產品質量達到國際先進水平，國際市場競爭力不斷提高，纖維及制品出口超過50%；第二，超高分子量聚乙烯纖維產業鏈的新產品研發頻率不斷加快，高品質樹脂、高強度纖維、細旦化纖維等產品極大滿足了國內纜繩、防彈、手套三大領域的應用需要，特別值得一提的是民用市場的拓展，下游面料企業利用超高分子量聚乙烯纖維良好的導熱性能開發了純紡機織布，用于涼席、床單等家用紡織品，具有較好的涼感性能，在市場中保持增長態勢，而在此基礎上，近兩年，超高分子量聚乙烯纖維行業保持了良好的發展態勢，全國產量突破9000噸，全行業開工率在70%以上，各應用領域用量都有不同程度增長；第三，企業效益持續改善，行業重點企業保持了較好贏利水平，生產經營狀況整體好轉，行業已逐步進入良性發展軌道，為將來可持續發展以及做優做強奠定了堅實基礎。”端小平說道。

對于行業未來的發展，端小平提出以下三點建議：一是響應中央號召融合發展，要把原料企業全部吸納進來，因為與其他纖維不同，原料對超高分子量聚乙烯纖維的開發和質量的提升影響較大；二是將技術進步的方向聚焦在低成本和高溫抗蠕變，這關乎到其未來的市場規模；三是理性、有節奏的發展，避免惡性競爭。這其中，以江蘇神鶴為代表的龍頭企業要主動承擔行業責任，主動為客戶著想，有計劃地安排設備投放，保護客戶利益，維護行業穩定。