說到防彈材料，那就不得不提及超高分子量聚乙烯纖維和芳綸纖維。

超高分子量聚乙烯纖維的主要生產(chǎn)工序如下：

原料的制備——雙螺桿擠壓機——紡絲箱——噴絲板——萃取——干燥——加熱牽伸——卷繞成型。

制備原料

當前，國內(nèi)外原料的制備方法不一，采用的溶劑不同，含固量也不一樣。所以，沒有固定的統(tǒng)一模式，生產(chǎn)制作的設(shè)備差異也很大，而常規(guī)熔融紡是不加溶劑的。但不論采取那種方式，最終都能達到所需的效果。因生產(chǎn)是連續(xù)化的，所以原料的配比不能有波動，要求始終均勻一致。雖然含固量的提高，是提高產(chǎn)量的重要手段之一，但拉伸比也隨之提高，整體車速都要相應(yīng)加快，增加了操作難度，毛絲的產(chǎn)生量相比明顯增多，不易把握。但若能將含固量的百分比控制在適當?shù)臐舛葍?nèi)，還是可以的，因此要根據(jù)自身情況，量力而行。提高計量泵的轉(zhuǎn)速也是提高產(chǎn)量的有效手段之一。

攪拌物料

螺桿擠壓機對物料起著輸送—攪拌—加熱—加壓等作用。首先，進入“螺桿”之前的漿料要脫泡，不能含有水汽，物料在輸送過程中，要得到充分的混練攪拌。各區(qū)的加熱溫度，要結(jié)合螺桿上捏合塊的位置加以設(shè)定，并且要保證一定的輸送壓力。螺桿捏合塊的設(shè)定，理論性很強，不同的組合，對物料的攪拌，會有不同的效果。

紡絲

紡絲箱的作用主要是保溫；控溫；均勻的將物料分配到每一個紡絲組件。

噴絲

由計量泵將物料擠壓變?yōu)榻z條，就是通過噴絲板實現(xiàn)的，板的孔徑大小及刨面形狀是它的重要技術(shù)參數(shù)，它對纖維的成型及拉伸性能的好壞，起著至關(guān)重要的作用。紡絲箱和噴絲板處的溫度匹配，通過觀察噴出絲的熔融狀態(tài)設(shè)定溫度參數(shù)。但要想精確控制，還需要具備一些具體技術(shù)條件和實踐經(jīng)驗。

萃取

主要是將絲條中大量的溶劑萃取、置換出來，從而得到“純”度的高強度聚乙烯纖維。萃取劑的選取，廠家各有不同，生產(chǎn)工藝也不一樣。到目前為止，很難找到一種即經(jīng)濟實用、安全環(huán)保，萃取效果又好，還無毒、無味的理想萃取劑。在國際上，也是一個長期不宜解決的難題。

從紡絲到萃取這一工段中，絲條隨機不斷的拉伸，從外觀上看，由粗變細，由半透明到半乳白，絲的可拉伸性也逐漸提高，有了一點“強度”。若從絲的內(nèi)部看，原料的分子結(jié)構(gòu)并無大的變化，大分子之間沒有定向排列，還是處在無序狀態(tài)，分子之間被大量的溶劑包裹隔離著，不能形成分子鏈，若分子鏈形不成，絲也就不可能有真正的強力。而這時的纖維內(nèi)部，實際上象是一個圓管型網(wǎng)狀體，聚乙烯的分子顆粒在其管網(wǎng)之中，隨著纖維的不斷拉伸變細，溶劑不斷的析出，管網(wǎng)的形狀也由圓到長，由梳到密，物料分子之間密度逐漸增加，大分子的排列，也由紊亂狀態(tài)向部分有序狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變。

干燥

干燥工序，主要目的是將粘于絲條上的萃取劑祛除烘干，以備牽伸之用。這道工序控制起來，看似簡單，實為較難，在工藝溫度及張力上稍有掌握不當，就會產(chǎn)生大量的并絲、僵絲現(xiàn)象，導(dǎo)致半成品絲束無法繼續(xù)加工。干燥溫度和干燥長度的把握是其關(guān)鍵所在。此工序不可小視，它直接關(guān)系到后牽伸的產(chǎn)品質(zhì)量。

加熱牽伸

超高分子量聚乙烯纖維的牽伸與常規(guī)滌綸短纖的牽伸工藝，從形式上看基本一樣，但要求控制的精度大有不同。此纖維必須采取多級牽伸方式，才能達到高強、高模的特性。每一級欠牽伸過程中，分子間結(jié)構(gòu)都有很大的變化。隨著拉伸，大分子間由無序狀向有序狀，定向排列，結(jié)晶度也隨之逐漸提高。只有在纖維的大分子沿纖維軸向的取向度提高，大分子鏈產(chǎn)生的數(shù)量就多，抱合力就越大，纖維的強力自然也就越高。纖維的結(jié)晶度提高，初始模量也自然提高，纖維在抗外力的作用下，伸長越小，變形量也越小。

纖維在牽伸過程中，牽伸倍數(shù)盡量要大，要讓纖維有突然的拉伸變化，才更能促使大分子間的有序取向和高度結(jié)晶。纖維的內(nèi)部結(jié)晶，是在高取向度形成的同時，發(fā)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變的。由于此種纖維的分子量較高，抗外力的作用強，生產(chǎn)上只能采取熱拉伸工藝。所以，需配有較高的拉伸溫度，才能實現(xiàn)高倍牽伸。每一級拉伸，溫度不一，要根據(jù)絲條在以前工序中的狀態(tài)而定，沒有定數(shù)，但一定要在纖維自身能承受的溫度范圍以內(nèi)。生產(chǎn)中，一般不超過攝氏溫度155度。否則，會有硬絲，僵絲的產(chǎn)生。

卷繞成型

絲卷成型的要求：絲筒無塌邊，無毛邊，絲束要定長，定重。所謂定長、定重，決不是簡單的指，對絲束長度、重量的要求，它的內(nèi)涵很深，若能準確把握，是非常困難的。它是在要求，所有的生產(chǎn)工序必須很正常、很穩(wěn)定，纖維的纖度只有始終均勻一致，才能有所保障。倘若誰能真正做到定長、定重的技術(shù)水平，誰就達到了高強纖維這一領(lǐng)域里的頂峰。

超高分子量聚乙烯纖維的應(yīng)用前景

由于超高分子量聚乙烯纖維具有眾多的優(yōu)異特性，它在高性能纖維市場上，包括從海上油田的系泊繩到高性能輕質(zhì)復(fù)合材料方面均顯示出極大的優(yōu)勢，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和航空、航天、海域防御裝備等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。

國防方面

由于該纖維的耐沖擊性能好，比能量吸收大，在軍事上可以制成防護衣料、頭盔、防彈材料，如直升飛機、坦克和艦船的裝甲防護板、雷達的防護外殼罩、導(dǎo)彈罩、防彈衣、防刺衣、盾牌等，其中以防彈衣的應(yīng)用最為引人注目。它具有輕柔的優(yōu)點，防彈效果優(yōu)于芳綸，現(xiàn)已成為占領(lǐng)美國防彈背心市場的主要纖維。另外超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料的比彈擊載荷值U/p是鋼的10倍，是玻璃纖維和芳綸的2倍多。國外用該纖維增強的樹脂復(fù)合材料制成的防彈、防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強的復(fù)合材料頭盔的替代品。

航空方面

在航天工程中，由于該纖維復(fù)合材料輕質(zhì)高強和抗沖擊性能好，適用于各種飛機的翼尖結(jié)構(gòu)、飛船結(jié)構(gòu)和浮標飛機等。該纖維也可以用作航天飛機著陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索，取代了傳統(tǒng)的鋼纜繩和合成纖維繩索，其發(fā)展速度異常迅速。

民用方面

(1)繩索、纜繩方面的應(yīng)用：用該纖維制成的繩索、纜繩、船帆和漁具適用于海洋工程，是該纖維的最初用途。普遍用于負力繩索、重載繩索、救撈繩、拖拽繩、帆船索和釣魚線等。該纖維制成的繩索，在自重下的斷裂長度是鋼繩的8倍，是芳綸的2倍。該繩索用于超級油輪、海洋操作平臺、燈塔等的固定錨繩，解決了以往使用鋼纜遇到的銹蝕和尼龍、聚酯纜繩遇到的腐蝕、水解、紫外降解等引起纜繩強度降低和斷裂，需經(jīng)常進行更換的問題。

(2)體育器材用品：在體育用品上已經(jīng)制成安全帽、滑雪板、帆輪板、釣竿、球拍及自行車、滑翔板、超輕量飛機零部件等，其性能較傳統(tǒng)材料為好。

(3)用作生物材料：該纖維增強復(fù)合材料用于牙托材料、醫(yī)用移植物和整形縫合等方面，它的生物相容性和耐久性都較好，并具有高的穩(wěn)定性，不會引起過敏，已作臨床應(yīng)用。還用于醫(yī)用手套和其他醫(yī)療措施等方面。

(4)工業(yè)上，該纖維及其復(fù)合材料可用作耐壓容器、傳送帶、過濾材料、汽車緩沖板等；建筑方面可以用作墻體、隔板結(jié)構(gòu)等，用它作增強水泥復(fù)合材料可以改善水泥的韌度，提高其抗沖擊性能。（來源：鏈塑網(wǎng)）

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