論超高分子量聚乙烯纖維標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的必要性

蔣玲玲，胡偉偉，彭程程，尚 斌

（1.連云港市纖維檢驗(yàn)中心，江蘇 連云港 222000；2.江蘇省高性能纖維產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇 連云港 222000；3.上海海關(guān)工業(yè)品與原材料檢測(cè)技術(shù)中心，上海 200135）

超高分子量聚乙烯纖維（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene，UHMWPE），又稱高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，是一種新型高性能纖維，與碳纖維、芳綸并稱為當(dāng)今世界三大高科技纖維[1-2]，是我國唯一具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的高性能纖維[3]。UHMWPE纖維是以分子量在100萬以上的聚乙烯通過紡絲和高倍牽伸制得的纖維，具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、低斷裂伸長率、耐沖擊、耐磨損等力學(xué)特性，同時(shí)擁有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于防刺等輕質(zhì)高強(qiáng)類國防軍需裝備及航空航天、體育休閑、海洋產(chǎn)業(yè)、運(yùn)動(dòng)器材、建筑加固、生物醫(yī)療等領(lǐng)域[4-5]，具有明顯的軍民兩用特征，是關(guān)系到國家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性高性能纖維新材料。

1 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1.1 國外UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

UHMWPE纖維在歐美等地區(qū)的開發(fā)應(yīng)用較早，起初年均增長速度較慢，約5%。當(dāng)前，國外UHMWPE纖維領(lǐng)先企業(yè)主要有荷蘭帝斯曼（DSM）、美國霍尼韋爾（Honeywell）、日本東洋紡（Toyobo），這3家公司近幾年多次增建擴(kuò)產(chǎn)，產(chǎn)量以每年8%以上的速度遞增，盡管如此，仍不能滿足市場(chǎng)日益增長的需求。近兩年，受疫情影響，國外UHMWPE纖維企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)展緩慢，基本保持原有產(chǎn)量和水平。

目前，歐美和日本的UHMWPE纖維用途結(jié)構(gòu)存在一定的差異，歐美主要用于防彈衣和武器裝備，其次為繩纜、漁網(wǎng)、勞動(dòng)防護(hù)等；日本主要用于繩纜、漁網(wǎng)、防護(hù)類，特別是防切割手套。

近年來，受世界各地沖突及國家安全保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，軍事裝備、安全防護(hù)等行業(yè)快速發(fā)展，增加了全球范圍對(duì)高強(qiáng)度、高性能等UHMWPE纖維產(chǎn)品的需求，UHMWPE纖維市場(chǎng)需求潛力巨大，前景非常樂觀。

1.2 國內(nèi)UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

國內(nèi)UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)化時(shí)間較晚，但發(fā)展速度極快。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國加快了高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，特別是2007年起，國家發(fā)展改革委設(shè)立高技術(shù)纖維專項(xiàng)扶持計(jì)劃，UHMWPE纖維規(guī)模由百噸級(jí)邁向千噸級(jí)，此后經(jīng)過10年快速增長，我國成為全球UHMWPE纖維生產(chǎn)大國。目前，國內(nèi)UHMWPE纖維主要生產(chǎn)企業(yè)已近20家，主要集中分布在江蘇、山東、北京等地。其中，產(chǎn)能在千噸級(jí)以上的生產(chǎn)企業(yè)有10余家。

2021年，全球UHMWPE纖維產(chǎn)能接近7.0萬t，而我國UHMWPE纖維行業(yè)總產(chǎn)能約為4.3萬t，占全球總產(chǎn)能的60%以上。2020年，在全球疫情大環(huán)境下，我國UHMWPE纖維終端市場(chǎng)受到了一定影響，主要是下游涉及的安防產(chǎn)品、繩纜等生產(chǎn)企業(yè)。盡管如此，我國UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)仍保持著良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，產(chǎn)量持續(xù)突破，在各應(yīng)用領(lǐng)域的用量也有不同程度的增長[5]。

從UHMWPE纖維的應(yīng)用需求方面來看，我國軍事領(lǐng)域?qū)HMWPE纖維的需求量最高，其次是海洋產(chǎn)業(yè)、安全防護(hù)領(lǐng)域。隨著UHMWPE纖維產(chǎn)量的進(jìn)一步增加，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將不斷加劇，應(yīng)用領(lǐng)域也在進(jìn)一步擴(kuò)大，由國防軍工高端產(chǎn)品向民用領(lǐng)域方向發(fā)展。

2 行業(yè)發(fā)展對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工作的需求

隨著UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)需求日益增加，而UHMWPE纖維產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系的建立和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化工作的完善步伐已經(jīng)落后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，國內(nèi)外現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的性能檢測(cè)還只是延續(xù)了普通化學(xué)纖維檢測(cè)方法，主要包括國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的化學(xué)短纖維和化學(xué)纖維長絲標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。因此，標(biāo)準(zhǔn)的滯后以及行業(yè)的發(fā)展對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工作提出了與時(shí)俱進(jìn)的迫切需求，主要表現(xiàn)在以下方面。

2.1 以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，差異化UHMWPE纖維開發(fā)力度不斷加大

近年來，隨著我國UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的持續(xù)提升，UHMWPE纖維的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，日益增加的軍品、民品應(yīng)用為UHMWPE纖維帶來了龐大的市場(chǎng)需求。根據(jù)不同的市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)差別化纖維、特色化產(chǎn)品已成為市場(chǎng)需求的主要導(dǎo)向。例如，纜繩市場(chǎng)對(duì)低蠕變纖維具有更高的要求，這就需要有針對(duì)性地開發(fā)溶劑殘留量少、蠕變性能好的纖維；紡織服裝領(lǐng)域?qū)w維的柔軟性和導(dǎo)熱、導(dǎo)濕性提出新的要求，則需開發(fā)細(xì)特異形截面等特性纖維；醫(yī)用縫合線領(lǐng)域需要開發(fā)低不勻率、高強(qiáng)度、溶劑無殘留、高純度等特性纖維；隨著UHMWPE有色纖維的開發(fā)，其用于紡織面料的市場(chǎng)前景良好，但UHMWPE纖維結(jié)晶度高，表面染色困難，開發(fā)有色纖維紡絲工藝可以很好地解決這一問題；在UHMWPE纖維中添加無機(jī)粉體，強(qiáng)度和模量有所降低，但纖維的耐切割性能大幅提高，用其編織的手套的耐切割能力能達(dá)到較高標(biāo)準(zhǔn)。因此，這些差異化纖維需要更加合適的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法作支撐。

2.2 以高質(zhì)量發(fā)展為引領(lǐng)，從“數(shù)量型擴(kuò)增”向“技術(shù)服務(wù)型”轉(zhuǎn)變

近幾年，我國UHMWPE纖維行業(yè)處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，從整體產(chǎn)能來看，已經(jīng)超過了需求量，但是很多公司由于各種因素，開工率較低，產(chǎn)品缺口較大，再加上對(duì)軍工產(chǎn)品、海洋產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品有很高的要求，且部分企業(yè)的技術(shù)達(dá)不到要求，只能生產(chǎn)低端產(chǎn)品，造成低端產(chǎn)品局部過剩、高端產(chǎn)品緊缺的局面。因此，UHMWPE纖維行業(yè)的發(fā)展不應(yīng)僅注重低端產(chǎn)品“數(shù)量型的擴(kuò)增”，而應(yīng)加大對(duì)高端產(chǎn)品和特殊性能產(chǎn)品的研發(fā)力度，形成穩(wěn)定的高端產(chǎn)品，向“技術(shù)服務(wù)型”轉(zhuǎn)變，積極搶占市場(chǎng)利潤制高點(diǎn)。因此，UHMWPE纖維行業(yè)應(yīng)該協(xié)同創(chuàng)新，用系統(tǒng)化、細(xì)分化的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)自主技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)低成本、綠色環(huán)保的加工新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、綠色發(fā)展。

2.3 以客戶需求為目標(biāo)，上下游形成一體化攻關(guān)鏈，發(fā)揮聯(lián)盟效應(yīng)

目前，國內(nèi)有關(guān)UHMWPE纖維的生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)不少，但缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一方面，由于生產(chǎn)工藝路線不同，形成生產(chǎn)工藝各異、分報(bào)專利等混雜局面，且都宣稱各自的技術(shù)最領(lǐng)先；另一方面，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)參數(shù)各不相同，使下游生產(chǎn)企業(yè)在系列化選擇應(yīng)用上無所適從。因此，上游纖維生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)以客戶需求為目標(biāo)，加強(qiáng)與下游產(chǎn)業(yè)的溝通，進(jìn)行更有針對(duì)性的產(chǎn)品開發(fā)，與下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同挖掘UHMWPE纖維的新應(yīng)用、新市場(chǎng)，從聚乙烯原料到纖維，再從纖維到制品應(yīng)用，上下游形成一體化攻關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，充分發(fā)揮聯(lián)盟效應(yīng)，在滿足國家需要和民生發(fā)展需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身的持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)緊跟市場(chǎng)步伐，建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)上下游關(guān)聯(lián)企業(yè)信息共享，進(jìn)一步推動(dòng)我國UHMWPE纖維的創(chuàng)新發(fā)展、提高先進(jìn)高端材料制造的水平和能力。

3 質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的必要性

目前，國內(nèi)UHMWPE纖維行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定已經(jīng)處于相對(duì)滯后狀態(tài)，嚴(yán)重影響了該行業(yè)的快速發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29554—2013《超高分子量聚乙烯纖維》[6]、FZ/T 54027—2022《超高分子量聚乙烯長絲》[7]只是針對(duì)纖維產(chǎn)品常規(guī)性能指標(biāo)進(jìn)行規(guī)定和考核，標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)質(zhì)量考核指標(biāo)已經(jīng)明顯不適用現(xiàn)今UHMWPE纖維的生產(chǎn)和應(yīng)用要求。一方面，隨著差異化纖維產(chǎn)品的開發(fā)，對(duì)于國標(biāo)或行標(biāo)中的性能指標(biāo)會(huì)有所取舍，指標(biāo)松緊程度也會(huì)有所調(diào)整，有的指標(biāo)嚴(yán)于國標(biāo)或行標(biāo)，有的指標(biāo)低于國標(biāo)或行標(biāo)；另一方面，針對(duì)差異化纖維的重要特殊性能，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)缺少引領(lǐng)性關(guān)鍵指標(biāo)（如抗拉伸蠕變性、耐切割性等），而這些關(guān)鍵性能都沒有規(guī)范、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，UHMWPE纖維產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)檢測(cè)方法亟需建立與完善。

3.1 能規(guī)范和推動(dòng)該行業(yè)健康有序發(fā)展

UHMWPE纖維產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)有利于進(jìn)一步解決UHMWPE纖維行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作滯后的現(xiàn)狀，統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)技術(shù)要求，改善產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、市場(chǎng)品類混雜的現(xiàn)狀，引導(dǎo)該行業(yè)創(chuàng)造一個(gè)充滿活力、競(jìng)爭(zhēng)有序的市場(chǎng)環(huán)境，提高我國UHMWPE纖維行業(yè)的整體質(zhì)量水平，更好地服務(wù)于我國UHMWPE纖維行業(yè)的發(fā)展，努力提升我國高端新材料產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和集聚力。

3.2 能促進(jìn)和引領(lǐng)該行業(yè)自主創(chuàng)新與技術(shù)提升

UHMWPE纖維產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)有利于進(jìn)一步提高產(chǎn)品科技創(chuàng)新能力和市場(chǎng)應(yīng)用的針對(duì)性，降低科技創(chuàng)新中的不確定性，降低行業(yè)內(nèi)科技創(chuàng)新的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與科技研發(fā)協(xié)調(diào)發(fā)展，降低技術(shù)創(chuàng)新投入風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，還能形成一種良性循環(huán)的激勵(lì)機(jī)制，營造更加良好的科技創(chuàng)新氛圍，進(jìn)一步提高科技創(chuàng)新成果的市場(chǎng)適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新成果與標(biāo)準(zhǔn)化工作的相互轉(zhuǎn)化和相互推動(dòng)。

3.3 能加強(qiáng)行業(yè)互動(dòng)與交流，提升產(chǎn)品國際競(jìng)爭(zhēng)力

UHMWPE纖維產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)有利于相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步為行業(yè)內(nèi)提供更加專業(yè)的技術(shù)交流活動(dòng)平臺(tái)，為國產(chǎn)UHMWPE纖維產(chǎn)品質(zhì)量提升和行業(yè)發(fā)展把脈，通過與國際先進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)標(biāo)，更好地吸收國外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的先進(jìn)工作經(jīng)驗(yàn)，加快轉(zhuǎn)化先進(jìn)適用的國際標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)、引領(lǐng)我國UHMWPE纖維企業(yè)制定和實(shí)施先進(jìn)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)技術(shù)革新的引領(lǐng)作用，進(jìn)一步提升國產(chǎn)UHMWPE纖維產(chǎn)品的國際競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語

UHMWPE纖維的應(yīng)用前景十分廣闊，為解決纖維技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際生產(chǎn)以及市場(chǎng)需求之間脫節(jié)的問題，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的“引領(lǐng)”作用，促進(jìn)我國UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步有序、高效、健康、創(chuàng)新、高質(zhì)量發(fā)展，加快UHMWPE纖維產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，完善產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)化工作，會(huì)對(duì)我國UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新、產(chǎn)品的開發(fā)、應(yīng)用領(lǐng)域的拓展起到重要的技術(shù)支撐和積極的推動(dòng)作用。