
全球超高分子量聚乙烯纖維市場細分應用領域廣泛,并且在各領域均展現出獨特的優(yōu)勢和廣闊的應用前景,隨著技術的不斷進步和市場的持續(xù)發(fā)展,UHMWPE纖維的應用領域還將進一步拓展和深化。
1、海洋漁業(yè)
超高分子量聚乙烯纖維具有高強高模、耐腐蝕、耐磨損、耐光照、柔韌性好的特征,是制造繩纜的優(yōu)秀材料,且由于其質量輕,密度只有0.97g/cm³,是高性能纖維中密度唯一小于1可漂浮于水上的纖維,用其制造的繩索可漂浮于水上。在強度方面,超高分子量聚乙烯纖維繩索在自重條件下的斷裂長度是鋼繩的8倍、是芳綸繩的2倍;在耐光性方面,超高分子量聚乙烯纖維在日光照射1500h后,強度仍能保持在80%以上;在化學穩(wěn)定性方面,超高分子量聚乙烯纖維在海水中能有效解決鋼繩的銹蝕問題和尼龍、聚酯纜繩在海水中的水解和紫外降解問題。基于超高分子量聚乙烯纖維的優(yōu)異特性,其被廣泛應用于海洋漁業(yè)。
2、軍事裝備
目前工業(yè)化、大規(guī)模生產的高性能纖維主要有芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維。由于超高分子量聚乙烯纖維具有耐沖擊性能好、比能量吸收高、輕質、使用溫度范圍大等優(yōu)勢,其在軍事裝備領域發(fā)揮了重要作用。超高分子量聚乙烯纖維的比強度是芳綸纖維的1.7倍,因此,超高分子量聚乙烯纖維與芳綸纖維相比,可在相同防護等級的條件下減輕重量。專家表示,更加輕便的防護用品將降低穿戴的疲憊感,幫助士兵保持警覺,提升部隊整體的作戰(zhàn)能力和耐久性。此外,超高分子量聚乙烯纖維防護用品的使用溫度可低至零下150℃,而芳綸在零下30℃就會失去防彈性能,因此在高寒地區(qū),超高分子量聚乙烯纖維產品是防護用品的首選。
3、安全防護
超高分子量聚乙烯纖維防護用品與芳綸、碳纖維及陶瓷、鋼鐵、合金類防護用品相比,在保證防護性能的前提下,超高分子量聚乙烯纖維制成的防護材料超輕且能很好解決非貫穿性傷害。因此,在安全防護領域,超高分子量聚乙烯纖維主要用于生產防割手套、防刺服、安全繩索等。近年來各類災害事故呈現出突發(fā)性強、經濟損失大、人員傷亡多的特點,對防護材料、防護服裝及防護技術提出了更高的要求,迫使安全防護用纖維紡織品邁向更廣的應用領域、更高的技術水平發(fā)展,表現為防護范圍延伸、內涵拓展和功能提升。由于超高分子量聚乙烯纖維具有良好的耐磨、防切割性能,經過特殊工藝處理,超高分子量聚乙烯纖維制成的防護手套能夠應用于金屬加工、玻璃加工等對防護要求較高的特殊行業(yè)。隨著超高分子量聚乙烯產業(yè)化的不斷發(fā)展,近年來產品逐漸普及,已經逐漸拓展到其他需要手部或其他部位防護的行業(yè)。
4、紡織用品
因為超高分子量聚乙烯纖維具有的獨特性能,其在紡織品行業(yè)的應用非常廣泛。之前因成本和價格等的局限,消費者的接受認可度不高。近幾年,隨著技術進步和超高分子量聚乙烯纖維成本的進一步下降,超高分子量聚乙烯纖維在民用紡織用品的應用已經進入快車道。超高分子量聚乙烯纖維經機織而成的面料具有明顯的冰涼感,且具有良好的自潤滑性、低吸水性、不粘性,以及優(yōu)異的耐磨性、拉伸性能、耐沖擊性能、耐化學藥品性等,因此在床上用品、窗簾、座套、床墊、涼席、被罩、服飾面料上得到了廣泛的應用。
其中,高端超高分子量聚乙烯纖維紡織品主要指,使用特數在50D及以下、單價在1500元/Kg及以上的超高分子量聚乙烯纖維制成的服飾及床上用品等。
5、體育用品
在體育用品領域,超高分子量聚乙烯纖維可制成安全帽、滑雪板、帆輪板、球拍及自行車、滑翔板等,其性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料。超高分子量聚乙烯纖維制成的體育用品具有舒適性、涼感性、強度高、輕量化和耐磨等優(yōu)異特性,因此被廣泛地應用在登山繩、球拍網線、風箏線、射箭弓弦等繩索產品,及滑雪板、滑雪橇、球拍、賽車、滑翔板、賽艇、帆船、網球拍、帆輪板等復合材料產品。隨著國內體育用品市場的高速增長,超高分子量聚乙烯纖維的需求也會相應快速增長。
其中,高端超高分子量聚乙烯纖維體育用品主要指,使用拉伸強度在3GPa及以上、拉伸彈性模量100GPa及以上的超高分子量聚乙烯纖維材料制成的體育用品及護具,主要為小眾運動領域(如沖浪、滑雪、滑翔、賽車等)體育用品,以及部分定制類、造價較高的大眾體育用品。
6、建筑工程
在建筑工程領域,超高分子量聚乙烯纖維可以與鋼結構組合使用,用作增強材料,其可以增加結構的強度和剛度,提高抗震能力和承載能力,與傳統(tǒng)的鋼筋相比,超高分子量聚乙烯纖維具有更高的強度-質量比,可以降低結構自重,簡化施工過程;其出色的強度和低伸展性,可以用于制作各種繩索、索具和繩網,用于懸掛和支撐建筑工程物、橋梁等重量較大的構件;由于其出色的耐磨性和抗沖擊性能,超高分子量聚乙烯纖維可以提供有效的保護,減輕撞擊、震動和其他外力對建筑工程物的影響,常用于制作防護材料,如防彈板、防撞墻、防刺網等;其低導熱性能使其成為有效的隔熱材料,可以降低建筑工程物的能耗,提高能源效率,可用于制作隔熱材料,如隔熱膜、隔熱板等。除此,超高分子量聚乙烯纖維可以與土壤混合使用,用于地基增強,也可以用于制作防水材料,如防水膜、防水涂料等。
7、其他
在航空航天中,由于該纖維復合材料輕質高強和抗沖擊性能好,因此可適用于各種飛機的翼尖結構、飛船結構和浮標飛機等。
在醫(yī)療器材領域,超高分子量聚乙烯纖維增強復合材料用于牙托材料、醫(yī)用植入物和整形縫合等方面,其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,已進入臨床應用。
在工業(yè)應用中,超高分子量聚乙烯纖維及其復合材料可用作耐壓容器、傳送帶、過濾材料、汽車緩沖板等。由于超高分子量聚乙烯纖維及其復合材料具有優(yōu)良的耐磨性、耐沖擊性,在機械制造行業(yè)中可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯(lián)軸節(jié)、螺釘等機械零部件。