第一節(jié) 上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r 分析

高性能纖維——高強(qiáng)高模聚乙烯纖維：

1、聚乙烯纖維發(fā)展取得初步成果

高強(qiáng)高模聚乙烯纖維與碳纖維、芳綸并稱當(dāng)今世界三大高科技纖維。由于它分子量極高，主鏈結(jié)合好，取向度、結(jié)晶度高，因此它的強(qiáng)度為當(dāng)今所有纖維之最，以它強(qiáng)度高（同等重量條件下相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)鋼絲的8倍）、模量高（1300g/d），在高級輕質(zhì)復(fù)合材料中顯示出極大的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于國防軍需裝備，如防彈背心、頭盔和輕質(zhì)裝甲，以及民用船帆、纜繩、降落傘和濾材等方面。目前，世界年總產(chǎn)量為1萬噸左右。我國是繼荷蘭、美國之后，第三個掌握該技術(shù)的國家。

目前高強(qiáng)高模聚乙烯纖維在制備技術(shù)上和工藝方面已經(jīng)成熟，可以形成批量生產(chǎn)。北京同益中特種纖維技術(shù)開發(fā)有限公司解決了如凍膠紡絲技術(shù)、萃取技術(shù)及萃取裝備、納米顆粒使用技術(shù)、超倍拉伸技術(shù)等一系列技術(shù)難題，形成了完整的生產(chǎn)技術(shù)軟、硬件，并建成了年產(chǎn)250噸的高強(qiáng)高模聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線。

湖南中泰特種裝備有限公司在東華大學(xué)楊念慈教授主持下，經(jīng)過不斷試驗，已建成千噸級高強(qiáng)高模聚乙烯纖維生產(chǎn)線和UD材料工廠，初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前，該企業(yè)可生產(chǎn)400d和600d為主要規(guī)格的高強(qiáng)高模聚乙烯纖維產(chǎn)品，其纖維束絲強(qiáng)度達(dá)35g/d，模量達(dá)1300g/d。

目前國內(nèi)生產(chǎn)高強(qiáng)高模聚乙烯纖維產(chǎn)品的有湖南中泰特種裝備有限公司、中紡?fù)顿Y發(fā)展股份有限公司控股的全資子公司——北京同益中特種纖維技術(shù)開發(fā)有限公司和寧波大成特種纖維公司等。在設(shè)備制造方面，江蘇鹽城市宏達(dá)紡織器材有限公司，從牽伸熱箱、紡絲箱、紡絲水槽，到前紡、后紡等整套設(shè)備都可以提供。

2、產(chǎn)業(yè)發(fā)展有待繼續(xù)提升

國內(nèi)開發(fā)高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的 研究 機(jī)構(gòu)和企業(yè)不少，但缺乏統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一方面，由于生產(chǎn)工藝路線不同，有添加白油溶劑，即所謂的濕法紡絲工藝路線（如中國紡織科學(xué) 研究 院與中石化南京公司合作開發(fā)生產(chǎn)高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的 研究 開發(fā)）和添加十氫萘溶劑，即所謂的干法紡絲工藝路線（如東華大學(xué)與北京同益中特種纖維技術(shù)開發(fā)有限公司、湖南中泰特種裝備有限公司合作生產(chǎn)高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的開發(fā) 研究 項目），造成生產(chǎn)工藝各異、分報專利、都稱自己技術(shù)最領(lǐng)先的混雜局面；另一方面，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不一，技術(shù)參數(shù)各不相同，使下游生產(chǎn)企業(yè)無所適從。此外，高強(qiáng)高模聚乙烯纖維具有一定優(yōu)點，如適合做防彈衣、防刺手套等，但由于在民用領(lǐng)域應(yīng)用上范圍較窄，限制了它的廣泛用途。

目前，國內(nèi)一些企業(yè)在保證軍需、國防需求外，也在不斷開發(fā)一些新的產(chǎn)品，如：利用它的強(qiáng)度和柔軟特性，融合無紡布工藝，開發(fā)產(chǎn)業(yè)用紡織新產(chǎn)品；利用它防刺的特性，生產(chǎn)手術(shù)專用手套等。業(yè)內(nèi)人士呼吁：盡快制訂高強(qiáng)高模聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)檢測標(biāo)準(zhǔn)，在纖維價格方面力求統(tǒng)一或遵從國際市場一般原則；開發(fā)生產(chǎn)避免一擁而上，有條件上的企業(yè)也應(yīng)當(dāng)走集約化、規(guī)?；?。

第二節(jié) 下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況 分析

聚乙烯纖維防彈無緯布廣泛應(yīng)用于用于制成防彈衣等特種服裝，以下就以我國的防彈衣為其下游進(jìn)行 分析 。

防彈衣是一種防止流彈或彈片傷害人體重要部位的特種服裝,其外觀與普通服裝區(qū)別不大,但內(nèi)層特殊的材料及構(gòu)造卻能夠在危急時刻抵御彈頭,保護(hù)值勤民警的生命。作為特種服裝,由于特殊的功能要求,其防御性能是首要的,而且,防御性能很大程度上決定其活動性能、穿著舒適性等。不同種類的防彈衣性能也各不相同。

1、防彈衣的分類與等級

以防彈材料來分,現(xiàn)代防彈衣有硬體、軟體和軟硬復(fù)合體三種。硬體防彈衣又稱為增強(qiáng)型防彈衣,防彈材料以特種鋼板、超強(qiáng)鋁合金等金屬材料或者陶瓷等硬質(zhì)非金屬材料為主體,這類防彈衣雖然可以更有效地起到保護(hù)作用,但是柔軟性較差,比較笨重,軍警一般只在十分危險的情況下使用。軟體防彈衣又稱為輕質(zhì)防彈衣,防彈材料以高性能紡織纖維為主,采用紡織品的結(jié)構(gòu),重量輕,并且具有相當(dāng)?shù)娜彳浶?所以穿著舒適,軍警執(zhí)行日常任務(wù)時多穿這類防彈衣。軟硬復(fù)合式防彈衣以軟質(zhì)材料為內(nèi)襯,以硬質(zhì)材料為面板和增強(qiáng)材料,一定程度上集中了硬體、軟體防彈衣的優(yōu)勢,是現(xiàn)代防彈衣的發(fā)展方向。

防彈衣以其防御能力分為七個等級。第一類防御能力最低,第七類防御能力最強(qiáng),通常用其所能抵御的武器來描述。最低級別的防彈衣只能防御較小口徑、威力不大的手槍的子彈。一些高級別的防彈衣可以防御火力較強(qiáng)的步槍。第一至第三類基本上都是軟體防彈衣,第四至第七類中包括硬體和復(fù)合型防彈衣。

2、防彈衣的發(fā)展

美國在二、三十年代研制出的首批防彈衣也是靠連在上衣內(nèi)的鋼板提供防護(hù)。南北戰(zhàn)爭時期的鋼制胸甲,二戰(zhàn)時期用赫德費爾特鋼制成的防彈夾克,都是整體式鋼質(zhì)防彈衣,是早期防彈衣的代表。我國防彈衣的研制工作也從硬體防彈衣開始。20世紀(jì)80年代末期,我國 研究 軍需防護(hù)裝備的專家周國泰和他的同事們研制成功“護(hù)神”系列防彈背心,是國產(chǎn)防彈衣的代表。“護(hù)神”防彈衣以特種鋼為防彈材料,采用“鱗片”結(jié)構(gòu),使硬體得到“軟化”,具備了其他硬體防彈衣無法比擬的特性:保持防御貫穿能力強(qiáng)的優(yōu)勢,大大提高防御非貫穿性損傷能力,且防護(hù)面積大,重量輕,靈活性高,成本低(僅為“開夫拉”軟體防彈衣的1/4)。在德國巴伐利亞防彈制品彈擊檢測中心,“護(hù)神”防彈衣曾經(jīng)與美國芳綸防彈衣以比武的方式共同接受子彈射擊,兩者防貫穿能力相當(dāng),而防非貫穿性損傷能力“,護(hù)神”明顯優(yōu)于美國芳綸防彈衣。鮮為人知的1990年北京承辦的第十一屆亞運(yùn)會,正是我國自行研制的“護(hù)神”防彈衣首次用于裝備亞運(yùn)會的安全保衛(wèi)人員。

3、新型防彈衣的研制

未來的防彈衣不僅需要更有效的防御性,還要輕便舒適,開發(fā)新材料和優(yōu)化結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵所在。

1）新材料的開發(fā)

我國已經(jīng)躋身防彈新材料研發(fā)的前列。作為防彈衣的一種新型特殊材料的碳納米管,其強(qiáng)度為鋼的一百倍,而重量只有鋼的1/6。清華大學(xué)與南風(fēng)集團(tuán)合作的納米粉體產(chǎn)業(yè)化工程化中心宣布,雙方共同開發(fā)的每小時十五公斤碳納米管的批量生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)通過中國教育部的鑒定,這標(biāo)志著中國率先實現(xiàn)了碳納米管生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化。蜘蛛絲具有特殊的抗韌性和抗沖擊力,再加上特有的柔軟性,是未來防彈材料發(fā)展的必然趨勢。但是直接從蜘蛛上提取蛛絲,因為喂養(yǎng)和自身的缺陷幾乎不現(xiàn)實。成都天友公司最近研制開發(fā)轉(zhuǎn)OEM1基因桑樹工程和轉(zhuǎn)蜘蛛絲蛋白基因工程,實現(xiàn)了從蜘蛛轉(zhuǎn)蛋白基因到家蠶,解決了最根本的原料問題,推進(jìn)了絲質(zhì)防彈衣的早日誕生。

美國科學(xué)家目前正在研發(fā)一種液體防彈衣,這種防彈衣正常情況下很是柔軟,充滿了彈性,遇到突然襲擊就變得像鋼鐵一樣堅硬,將子彈拒之門外。這種防彈衣最突出的特點就是能保護(hù)到那些普通防彈衣無法保護(hù)的部位,例如脖子、胳膊和腿,因為它完全可以像普通的衣服那樣穿起來。

美國、加拿大的科學(xué)家最近成功地合作開發(fā)出人類有史以來比鋼還堅硬四、五倍的“生物鋼”(Bio-Steel)———“人造基因蜘蛛絲”。通過將蜘蛛身上抽取的蜘蛛絲基因植入山羊體內(nèi),使山羊奶含有蜘蛛蛋白,然后經(jīng)過特殊的“紡線程序”,把山羊奶中的蜘蛛絲蛋白紡成“人造基因蜘蛛絲”。這種人造蜘蛛絲有蠶絲的質(zhì)感,彈性極強(qiáng),比鋼鐵堅硬卻又柔軟無比,集堅韌與結(jié)實于一身,可用來制造柔軟的防彈衣。

2）適體性結(jié)構(gòu)設(shè)計

美軍新改進(jìn)的PJlSGT采用獨到的適體性設(shè)計,其背部的防彈層分為四部分:上背部由相互疊合的三塊防彈層組成,并分別與下背部的另一塊防彈層搭接。這一結(jié)構(gòu)使防彈背心能夠適應(yīng)人體在做各種不同動作時所引起的體形變化。采用了彈性帶和折扣的墊肩使上臂的活動更為靈活。

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