高强PE纤维又叫超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，它是20世纪70年代末研制成功并于80年代初进入产业化的一种高性能纤维，与碳纤维、芳纶并称为当今世界三大高科技纤维。

UHMWPE纤维具有高度取向的伸直链结构，与碳纤维、芳纶纤维相比较，UHMWPE纤维的强度更高；质量更轻，密度只有0.97g/cm3；化学稳定性更好；具有很强的化学惰性，强酸、强碱溶液及有机溶剂对其强度没有任何影响；具有很好的耐候性，经1500h日晒后，纤维强度保持率仍然高达80%，耐紫外性能非常优越；耐低温性好，使用温度可以低至-150℃；之外，UHMWPE纤维的耐磨耐弯曲性能、张力疲劳性能、抗切割性能也是现有高性能纤维中最强的。在安全、防护、航空、航天、国防装备、车辆制造、造船业、体育界发挥着举足轻重的作用。除此之外，UHMWPE纤维在民用工业领域作为抗冲击、减震材料及高性能轻质复合材料也有着广阔的应用前景。

2高强聚乙烯纤维研发特点

聚乙烯具有亚甲基(-CH2-CH2-)相连的大分子链的化学结构，高强聚乙烯纤维所用的原料UHMWPE存在有大量无规线团的非晶区和折叠链的晶体结构。在超倍牵伸时，其大分子链的高度取向、使晶区及非晶区的大分子充分伸展，形成了高度结晶的伸直链超分子结构。高强聚乙烯纤维的优越性能完全是由于它的这种超分子结构决定的。

高强聚乙烯纤维是20世纪70年代由英国利兹大学的Capaccio和Ward首先研制成功，当时所用的聚乙烯分子量只有10万。此后荷兰DSM公司利用十氢奈做溶剂发明了凝胶纺丝法，制备出了UHMWPE纤维，并于1979年申请了专利，1990年实现了工业化生产。美国的联合信号公司(AlliedSignal)购买了荷兰专利，把溶剂换成了矿物油，申报了自己的专利，于1988年实现了商业化生产，其纤维商品名为Spectra900，Spectra1000。荷兰DSM公司1984年开始与日本东洋纺织(株)滋贺工厂合资建50吨/月的中试工厂，纤维商品名为DyneemaSK-60。1990年DSM公司开始在本国荷兰Heerlern的一个工厂进行工业化生产。日本的另一家企业三井石化公司在1983年采用凝胶挤压超倍拉伸法，以石蜡作溶剂，生产高强高模聚乙烯纤维，商品名为Tekmilon。宁波大成联合科研院所从1996年开始，历时4年，发明了混合溶剂，并申请了专利，于2000年实现了产业化。大成冻胶纺丝的

超高分子量聚乙烯→(溶胀溶解)纺丝溶液→(双螺杆纺丝冷却固化)含大量溶剂的初生冻胶纤维→(萃取干燥)干冻胶纤→(多级多段热位伸卷绕)成品纤维

图1大成冻胶纺丝工艺流程

冻胶纺丝法涉及的第一个问题就是UHMWPE的溶胀和溶解，溶解过程实质上是大分子的解缠过程，溶剂的种类、溶液的浓度、溶剂的渗透速率、溶解温度、搅拌与否等诸因素都与大分子的解缠效果密切相关。适当浓度的聚合物溶液经过双螺杆的挤压均化，且在纺丝过程中产生流动和形变，在凝固浴中丝条发生热量交换而固化，同时必须考虑防止丝条间的相互粘合，因为这会影响到纤维的后拉伸过程和最终纤维的品质。冻胶初生态纤维中网络结构(缠结点)的形成及控制是此后能否经过超倍牵伸形成伸直链结构的另一关键因素。丝条中溶剂的含量高达50%左右，溶剂和气泡的排除，牵伸过程中拉伸流动所发生的大分子取向，应力诱导结晶及最终高度结晶伸直链结构的形成是一个系统工程。伴随这一过程会发生扩散、传热和传质、物理状态的变化、几何形态及化学结构相互交叉的变化，彼此影响，构成了纺丝过程控制的复杂性。