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高强高模低蠕变UHMWPE纤维及其UD产品 成功通过科技成果评价

供稿:中关村中慧先进制造产业联盟 | 2021-11-09

2018年1月22日,依据《中华人民共和国科学技术进步法》《中华人民共和国促进科技成果转化法》《科学技术评价办法》《科技评估管理暂行办法》,中关村中企慧联先进制造产业技术联盟在北京组织召开由北京威亚高性能纤维有限公司自主研发的高强高模低蠕变UHMWPE纤维及其UD产品科技成果评价会。

评价机构严格按照《科技成果评价试点暂行办法》的有关规定和要求,秉承客观、公正、独立的原则,聘请中国工程院院士、中国航发北京航空材料研究院陈祥宝任主任,北京化工大学教授徐樑华、中国纺织科学研究院教授级高工孔令熙、航空工业复合材料技术中心研究员包建文、工信部产业发展促进中心高工刘英军、中国复合材料集团有限公司教授级高工陈虹、中国化学纤维工业协会教授级高工王玉萍6位同行专家,组成评价委员会,对该项科技成果进行了评价。评价委员会听取了项目完成单位的技术总结报告,对评价资料进行了审查,经严格质询和充分讨论形成了评价意见。

该项目属于高性能纤维领域,在UHMWPE纤维高性能化方面,本项目首先对原料进行研究,从UHMWPE的分子结构出发,根据其在双螺杆加工中会产生大分子自由基的特性,通过一定的反应,实现对大分子化学结构的控制,从而在原料端实现分子量及枝化程度的调控。同时在工艺上,利用纺丝-萃取-干燥-拉伸等关键生产过程,实现对UHMWPE聚集态结构的调控,控制结晶的生长方向和晶区数量,从而从不同方向上分别实现高强高模的UHMWPE纤维和低蠕变性的UHMWPE纤维。通过该项技术生产的UHMWPE纤维达到并超过了在国际上具有垄断地位的荷兰帝斯曼的SK99产品,成功填补了国内在高性能UHMWPE纤维生产上的空白。

本项目针对高性能化UHMWPE纤维的生产、防护能力更强的防护复合材料制备和轻质高强的纤维增强复合材料开发这三个方面进行了技术攻关。首先在UHMWPE纤维的高性能化生产上,国内大多数厂家生产的UHMWPE纤维,与国际上处于领先地位的荷兰帝斯曼公司和美国霍尼韦尔公司的产品相比,相同纤度时强度和模量都偏低,并且在低蠕变产品上更是相差较远。通过本项目的实施,北京威亚公司实现了UHMWPE纤维的纤度为1600D时,强度≥40g/d,模量≥130Gpa的技术指标,在抗蠕变纤维方面,实现20%载荷蠕变速率≤0.017%/d的优异性能。在防护能力更强的复合材料制备上,使用北京威亚公司自产的高性能纤维与界面结合性能更强的粘合体系相复合,利用自主研发的展丝和浸胶工艺设备,制备性能优异的无纬布产品,并最终压制成所需的复合材料防护产品,实现了防护AK47产品的面密度低于14kg/㎡,并且在生产工艺上更环保,阻燃等性能更佳。同时在轻质复合材料领域,实现了UHMWPE纤维表面改性的技术攻关,纤维与基体材料的界面结合性能取得较大突破,进行了轻质复合材料的初步小试制备,小试产品与传统玻纤增强复合材料相比,重量减轻30%,目前正在进行中试开发。

主要创新点:

1、采用低温高剪切技术制备UHMWPE纤维专用纺丝溶液,制备出高强高模UHMWPE纤维,纤维拉伸强度≥40g/d,拉伸模量≥130Gpa。

2、通过乙烯-丙烯共聚交联和纺丝拉伸工艺优化,制备出抗蠕变性能优异的UHMWPE纤维,在纤维力学性能基本不下降的基础上,蠕变速率平均值达0.043%/d。

高强高模低蠕变UHMWPE纤维及其UD产品具有自主知识产权,经北京普诺泰新材料科技有限公司、中国人民解放军海军167舰等多家单位使用,效果良好。项目总体技术水平达到国际先进,应用前景广阔。

评价委员会一致同意通过科技成果评价。建议:进一步扩大该技术成果的推广应用。

北京威亚高性能纤维有限公司于2004年07月22日在北京市工商行政管理局(登记业务及档案查询在所在地工商分局办理。)登记成立。法定代表人兰骏,公司经营范围包括生产差别化化学纤维及芳纶、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维及其他高新技术化纤及制品等。

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