14萬根高性能聚乙烯纖維吊起港珠澳

文/ 本刊記者 董雅琪 崔書健

這些高性能聚乙烯纖維采用干法紡絲成套技術(shù)制成，該技術(shù)由中石化南京化工研究院有限公司和中國紡織科學(xué)研究院有限公司共同研發(fā)完成

歷時(shí)9年打造的總價(jià)值超千億元的港珠澳大橋，集結(jié)了橋梁、人工島和隧道于一體，全長55公里，是世界總體跨度最長、鋼結(jié)構(gòu)橋體最長、海底沉管隧道最長的跨海大橋；其設(shè)計(jì)使用壽命長達(dá)120年，打破了世界上同類型橋梁的“百年慣例”。

“一橋連三地，天塹變通途”。作為連接港珠澳的超大型跨海通道，這座盤踞在伶仃洋上的巨龍集合了中國千千萬萬研發(fā)人員的心血和腦力，被評(píng)為“新世界七大奇跡之一”。這其中，紡織行業(yè)也起到了重要作用。

高性能聚乙烯纖維用途廣泛

為使橋體更牢固，港珠澳大橋吊裝使用的纜繩一共由14萬根高性能聚乙烯纖維組成，目的是為了吊裝重約6000噸的鋼結(jié)構(gòu)混凝土預(yù)制件，來完成港珠澳大橋島隧工程海底隧道的最終接頭。

據(jù)中紡院高性能聚乙烯纖維開發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，這些吊起港珠澳大橋的高性能繩索由超高分子量聚乙烯纖維（又稱高性能聚乙烯纖維）制成，采用的是高性能聚乙烯纖維干法紡絲成套技術(shù)，該技術(shù)由中石化南京化工研究院有限公司和中國紡織科學(xué)研究院有限公司（以下簡稱“中紡院”）共同研發(fā)完成。

高性能聚乙烯纖維是目前所知比強(qiáng)度和比模量最高的纖維，具有高強(qiáng)高模、質(zhì)輕（密度小于1）、高能量吸收、化學(xué)穩(wěn)定、耐水、耐光、耐疲勞、耐磨損、耐彎曲、耐低溫、電波易透射等諸多優(yōu)良特性，并與碳纖維、芳綸并稱為三大高性能纖維。憑借自身的極佳性能，高性能聚乙烯纖維在國防軍工、民用工業(yè)領(lǐng)域中如魚得水，同時(shí)也是強(qiáng)國強(qiáng)軍的重要戰(zhàn)略物資。如直升飛機(jī)、坦克和艦船的裝甲防護(hù)板、雷達(dá)的防護(hù)外殼罩、導(dǎo)彈罩、航天飛機(jī)著陸的減速降落傘和飛機(jī)上懸吊重物的繩索等等都能看到它的身影。

港珠澳大橋 。

此外，在橋梁和其他建筑上，聚乙烯纖維還可以被用來作為混凝土增強(qiáng)材料。在環(huán)保當(dāng)?shù)乐畷r(shí)，這種將綠色可持續(xù)的理念融入到新材料中已經(jīng)成為了大勢所趨。正基于此，在諸如隧道、大壩、鐵路高架上，它的價(jià)值也愈發(fā)得到體現(xiàn)。

超高分子量聚乙烯纖維制成的防彈頭盔及防彈衣。

超高分子量聚乙烯纖維。

港珠澳大橋的龐大工程，從科研階段到開工建設(shè)再到建成，科技創(chuàng)新的理念貫穿始終，這為我國未來交通建設(shè)行業(yè)的自主創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步起到了巨大的引領(lǐng)作用，也為紡織新材料在交通領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用提供了廣闊舞臺(tái)。

項(xiàng)目持續(xù)推進(jìn)形成良好局面

據(jù)介紹，“高性能聚乙烯纖維干法紡絲成套技術(shù)”項(xiàng)目的開展，共經(jīng)歷了2000年～2002年小試，2002年～2006年擴(kuò)試，2007年～2009年工業(yè)化，2009年進(jìn)一步發(fā)展至今4個(gè)階段。

其中2000年～2002年，小試“超高分子量聚乙烯纖維研究及技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目在北京進(jìn)行，由中紡院完成。“高性能聚乙烯纖維干法紡成套技術(shù)開發(fā)”（中紡院承擔(dān)國家863計(jì)劃）在江蘇南京進(jìn)行，在此過程中，同時(shí)與南化集團(tuán)研究院合作，在南京開展“30t/a高性能聚乙烯纖維干法紡絲擴(kuò)大試驗(yàn)”；工業(yè)化“300t/a高性能聚乙烯纖維干法紡絲工業(yè)化成套技術(shù)”項(xiàng)目則在江蘇儀征進(jìn)行，由中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司、南化集團(tuán)研究院、中紡院共同立項(xiàng)、承擔(dān)完成并通過鑒定。干法產(chǎn)品成功地打入國內(nèi)市場，這在國產(chǎn)高性能聚乙烯纖維干法紡絲領(lǐng)域無疑是一個(gè)巨大的突破。2009年至今，儀征化纖利用此技術(shù)，在儀征先后建立2300噸/年干法紡絲生產(chǎn)線。

據(jù)記者了解，目前國內(nèi)外高性能聚乙烯纖維的生產(chǎn)有干法和濕法兩種路線。濕法技術(shù)采用連續(xù)多級(jí)萃取工序，需要大量溶劑、萃取劑，而該項(xiàng)目所用的干法技術(shù)不需要采用大量萃取劑，生產(chǎn)過程更加安全環(huán)保，得到的纖維力學(xué)性能也更加優(yōu)越，擁有廣闊的市場前景。

除了節(jié)能環(huán)保之外，由于該干法紡絲生產(chǎn)線還具有生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、力學(xué)性能指標(biāo)全國領(lǐng)先等諸多優(yōu)勢，便迅速占領(lǐng)了國內(nèi)市場40%左右的份額，并出口到日本、韓國、歐美等國家或地區(qū)，呈現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的態(tài)勢。隨著高性能聚乙烯纖維項(xiàng)目技術(shù)的再度推進(jìn)，儀征化纖利用此技術(shù)新建的第四條生產(chǎn)線預(yù)計(jì)于2018年11月也將建成投產(chǎn)。

針對(duì)市場需求及特點(diǎn)，中紡院也在繼續(xù)開展高性能聚乙烯纖維相關(guān)產(chǎn)品及紡絲工藝的研發(fā)工作，例如有色纖維、耐切割纖維等。隨著市場的擴(kuò)張，人們開始逐步認(rèn)識(shí)并接受該產(chǎn)品所帶來的利益，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也逐年擴(kuò)大。預(yù)計(jì)2018年市場消費(fèi)量可達(dá)1萬噸，呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。