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7月正式限制出口!“轻薄如纸、坚硬如刚”的超高分子量聚乙烯纤维

时间:2024-06-24 来源:小编 点击:

7月正式限制出口!“轻薄如纸、坚硬如刚”的超高分子量聚乙烯纤维 5月30日,商务部、海关总署、中央军委装备发展部联合发布公告,决定对超高分子量聚乙烯纤维

7月正式限制出口!“轻薄如纸、坚硬如刚”的超高分子量聚乙烯纤维

     5月30日,商务部、海关总署、中央军委装备发展部联合发布公告,决定对超高分子量聚乙烯纤维相关物项实施出口管制,上述政策将于7月1日起正式施行。

     超高分子量聚乙烯纤维简称UHMWPE纤维,是继碳纤维、芳纶后的第三代高性能纤维,强度是优质钢材的15倍、玻璃和尼龙66的4倍、碳纤维的2.6倍、芳纶纤维的1.7倍,具备超高强度、超高模量、低密度、耐磨损等优异性能,是军民两用新材料,被国家发改委、工信部定位为国家战略性新兴产业重点产品、关键战略材料。
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     超高分子量聚乙烯纤维的特点
     高性能纤维指具有特殊结构、性能或用途的纤维,一般定义的“高性能”为力学指标,要求断裂强度大于17.6cN/dtex;广义上,具有耐高温、 耐辐照、耐腐蚀等特性的纤维也可以称作高性能纤维。
     超高分子量聚乙烯纤维(英文全称:Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber, 简称UHMWPEF),又称高强高模聚乙烯纤维,是采用平均相对分子量在100万以上的聚乙烯作为基体树脂,通过一系列工艺制成的高性能纤维,与对位芳纶、碳纤维并称当今世界三大高科技特种纤维。
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      UHMWPE纤维的分子主链为亚甲基相连的“C−C” 结构,不含侧基,支链较少,对称性和规
      整性好。经过超倍拉伸之后,纤维内部的大分子链充分伸展排列,形成高度结晶和高度取向的超分子结构,使得UHMWPE纤维具有超高的强度、模量、优异的化学稳定性等。超高分子量聚乙烯纤维是目前世界上工业化高性能纤维材料中比强度和比模量最高的纤维,被广泛应用于军事装备、海洋产业、安全防护、体育器械等领域。
      我国的研究进展
      我国于20世纪80年代开展UHMWPE纤维的相关研究。1984年东华大学攻克了聚乙烯冻胶纺丝技术,并研发了具有自主知识产权的技术工艺,为后续产业化奠定了坚实基础。2000年左右实现了UHMWPE纤维产业化生产。
       2018年6月,江苏宏达(现江苏神鹤科技发展有限公司)与东华大学联合开发的年产300吨耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维生产技术及成套装备达到国际先进水平。
       中国纺织科学研究院与中国石化仪征化纤股份有限公司于2008年建成国内首套300吨/年UHMWPE纤维干法纺丝生产线,后于2011年建成1 000吨/年产业化生产线。
       目前,我国产业规模位居世界首位。与碳纤维和芳纶纤维相比,UHMWPE纤维是我国唯一具有国际竞争力的高性能纤维,2019年,国内 UHMWPE纤维行业总产能4.10万吨,占全球总产能的60%以上。2022年超高分子量聚乙烯纤维行业产量突破2万吨,在各应用领域用量都有不同程度增长。

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2005~2022年我国UHMWPE纤维产能、产量情况
      在高校、科研院所和企业的共同努力下,我国UHMWPE纤维行业已形成了具有自主知识产权的湿法纺丝和干法纺丝技术,且技术体系逐渐完善,生产效率进一步提升,技术装备达到国际先进水平。
      UHMWPE主要应用领域是绳缆网、手套和防弹三大领域,但我国目前在登山绳、球拍网线、滑雪板等体育器材领域,以及床垫、凉席、被罩等家用纺织品领域也实现了应用。
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      我国对国外UHMWPE纤维每年进口量仅占国内应用总量的0.6%。与此同时,我国的年出口量平均约占国内产量的近20%。在国际贸易中显现出较强优势。
      存在的问题
      超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具备极佳的化学试剂稳定性,耐光、耐氧化、耐腐蚀,优 异的拉伸性能和抗冲击性能,是一种十分理想的高性能纤维。虽然我国UHMWPE纤维行业已具一定国际竞争优势,但与国外相比仍存在如下不足:
      1、产业化技术成熟度不够,国产UHMWPE纤维整体性能与国际发达国家产品相比仍存在一定差距,在后道使用工艺性和复合性能上不够。
      2、尚不能满足高端领域应用需求,缺乏强度大于40 cN/dtex以上的超高强、耐热抗蠕变、高耐切割等功能性纤维产品。
      3、国内生产能耗和“三废”排放较高,辅料回收水平低。此外,生产过程中涉及的物料输送、车间物流、包装仓储和信息流转等环节的数字化水平还需进一步研究。
      发展趋势
      1、在高端UHMWPE纤维的生产工艺上,国内的不足主要在干法工艺上。未来国内的研究需要聚焦于干法工艺工业化生产的研究,通过优化具体工艺,探索原料选择、最佳拉伸温度、时间、倍率等工艺条件,从而生产更高性能的UHMWPE纤维。
      2、HMWPE纤维性能主要的不足在抗蠕变性能、耐热性和表面粘结性能(与树脂复合的界面结合力)三方面。前两种不足的改性效果有限;而表面粘结性能有较大的提升空间,因此对于UHMWPE纤维表面粘结性能的改性研究是未来的研究重点,能进一步拓展UHMWPE纤维在复合材料领域的应用。
      据预测,超高分子量聚乙烯纤维2020年全球产能约6.56万吨,理论需求量约9.8万吨,2019年中国总产能和理论需求量均为4.1万吨,处于供不应求状态。预计2025年全球理论需求量16.5万吨,2020~2025年需求年均复合增长率约11%。
      在军用方面,其可以制成防护衣料、头盔、防弹材料,如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳置、导弹置、防弹衣、防刺衣、盾牌等,其中以防弹衣的应用最为引人注目。
      超高分子聚乙烯在欧美防弹衣渗透率已接近70%,中国仅32%,部队换装对需求具备强驱动,根据GVR的统计,欧洲北美市场预期稳健增长,亚洲将高速增长。
     在民用方面,预计海洋、工业、家纺需求由2020年的3.2万吨增长至2025年的6.8万吨,年均复合增长率为16.2%,新应用市场包括雷达罩、建筑增强、风力发电领域。
图文来源:网络、高性能树脂及应用