聚乙烯纤维防弹无纬布行业上、下游产业链分析

第一节 上游产业发展状况 分析

高性能纤维——高强高模聚乙烯纤维：

1、聚乙烯纤维发展取得初步成果

高强高模聚乙烯纤维与碳纤维、芳纶并称当今世界三大高科技纤维。由于它分子量极高，主链结合好，取向度、结晶度高，因此它的强度为当今所有纤维之最，以它强度高（同等重量条件下相当于优质钢丝的8倍）、模量高（1300g/d），在高级轻质复合材料中显示出极大的优势，被广泛应用于国防军需装备，如防弹背心、头盔和轻质装甲，以及民用船帆、缆绳、降落伞和滤材等方面。目前，世界年总产量为1万吨左右。我国是继荷兰、美国之后，第三个掌握该技术的国家。

目前高强高模聚乙烯纤维在制备技术上和工艺方面已经成熟，可以形成批量生产。北京同益中特种纤维技术开发有限公司解决了如冻胶纺丝技术、萃取技术及萃取装备、纳米颗粒使用技术、超倍拉伸技术等一系列技术难题，形成了完整的生产技术软、硬件，并建成了年产250吨的高强高模聚乙烯纤维产业化生产线。

湖南中泰特种装备有限公司在东华大学杨念慈教授主持下，经过不断试验，已建成千吨级高强高模聚乙烯纤维生产线和UD材料工厂，初步实现了产业化生产。目前，该企业可生产400d和600d为主要规格的高强高模聚乙烯纤维产品，其纤维束丝强度达35g/d，模量达1300g/d。

目前国内生产高强高模聚乙烯纤维产品的有湖南中泰特种装备有限公司、中纺投资发展股份有限公司控股的全资子公司——北京同益中特种纤维技术开发有限公司和宁波大成特种纤维公司等。在设备制造方面，江苏盐城市宏达纺织器材有限公司，从牵伸热箱、纺丝箱、纺丝水槽，到前纺、后纺等整套设备都可以提供。

2、产业发展有待继续提升

国内开发高强高模聚乙烯纤维的 研究 机构和企业不少，但缺乏统一的产业标准。一方面，由于生产工艺路线不同，有添加白油溶剂，即所谓的湿法纺丝工艺路线（如中国纺织科学 研究 院与中石化南京公司合作开发生产高强高模聚乙烯纤维的 研究 开发）和添加十氢萘溶剂，即所谓的干法纺丝工艺路线（如东华大学与北京同益中特种纤维技术开发有限公司、湖南中泰特种装备有限公司合作生产高强高模聚乙烯纤维的开发 研究 项目），造成生产工艺各异、分报专利、都称自己技术最领先的混杂局面；另一方面，生产标准不一，技术参数各不相同，使下游生产企业无所适从。此外，高强高模聚乙烯纤维具有一定优点，如适合做防弹衣、防刺手套等，但由于在民用领域应用上范围较窄，限制了它的广泛用途。

目前，国内一些企业在保证军需、国防需求外，也在不断开发一些新的产品，如：利用它的强度和柔软特性，融合无纺布工艺，开发产业用纺织新产品；利用它防刺的特性，生产手术专用手套等。业内人士呼吁：尽快制订高强高模聚乙烯纤维产业化生产检测标准，在纤维价格方面力求统一或遵从国际市场一般原则；开发生产避免一拥而上，有条件上的企业也应当走集约化、规模化之路。

第二节 下游产业发展情况 分析

聚乙烯纤维防弹无纬布广泛应用于用于制成防弹衣等特种服装，以下就以我国的防弹衣为其下游进行 分析 。

防弹衣是一种防止流弹或弹片伤害人体重要部位的特种服装,其外观与普通服装区别不大,但内层特殊的材料及构造却能够在危急时刻抵御弹头,保护值勤民警的生命。作为特种服装,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决定其活动性能、穿着舒适性等。不同种类的防弹衣性能也各不相同。

1、防弹衣的分类与等级

以防弹材料来分,现代防弹衣有硬体、软体和软硬复合体三种。硬体防弹衣又称为增强型防弹衣,防弹材料以特种钢板、超强铝合金等金属材料或者陶瓷等硬质非金属材料为主体,这类防弹衣虽然可以更有效地起到保护作用,但是柔软性较差,比较笨重,军警一般只在十分危险的情况下使用。软体防弹衣又称为轻质防弹衣,防弹材料以高性能纺织纤维为主,采用纺织品的结构,重量轻,并且具有相当的柔软性,所以穿着舒适,军警执行日常任务时多穿这类防弹衣。软硬复合式防弹衣以软质材料为内衬,以硬质材料为面板和增强材料,一定程度上集中了硬体、软体防弹衣的优势,是现代防弹衣的发展方向。

防弹衣以其防御能力分为七个等级。第一类防御能力最低,第七类防御能力最强,通常用其所能抵御的武器来描述。最低级别的防弹衣只能防御较小口径、威力不大的手枪的子弹。一些高级别的防弹衣可以防御火力较强的步枪。第一至第三类基本上都是软体防弹衣,第四至第七类中包括硬体和复合型防弹衣。

2、防弹衣的发展

美国在二、三十年代研制出的首批防弹衣也是靠连在上衣内的钢板提供防护。南北战争时期的钢制胸甲,二战时期用赫德费尔特钢制成的防弹夹克,都是整体式钢质防弹衣,是早期防弹衣的代表。我国防弹衣的研制工作也从硬体防弹衣开始。20世纪80年代末期,我国 研究 军需防护装备的专家周国泰和他的同事们研制成功“护神”系列防弹背心,是国产防弹衣的代表。“护神”防弹衣以特种钢为防弹材料,采用“鳞片”结构,使硬体得到“软化”,具备了其他硬体防弹衣无法比拟的特性:保持防御贯穿能力强的优势,大大提高防御非贯穿性损伤能力,且防护面积大,重量轻,灵活性高,成本低(仅为“开夫拉”软体防弹衣的1/4)。在德国巴伐利亚防弹制品弹击检测中心,“护神”防弹衣曾经与美国芳纶防弹衣以比武的方式共同接受子弹射击,两者防贯穿能力相当,而防非贯穿性损伤能力“,护神”明显优于美国芳纶防弹衣。鲜为人知的1990年北京承办的第十一届亚运会,正是我国自行研制的“护神”防弹衣首次用于装备亚运会的安全保卫人员。

3、新型防弹衣的研制

未来的防弹衣不仅需要更有效的防御性,还要轻便舒适,开发新材料和优化结构是关键所在。

1）新材料的开发

我国已经跻身防弹新材料研发的前列。作为防弹衣的一种新型特殊材料的碳纳米管,其强度为钢的一百倍,而重量只有钢的1/6。清华大学与南风集团合作的纳米粉体产业化工程化中心宣布,双方共同开发的每小时十五公斤碳纳米管的批量生产技术已经通过中国教育部的鉴定,这标志着中国率先实现了碳纳米管生产的产业化。蜘蛛丝具有特殊的抗韧性和抗冲击力,再加上特有的柔软性,是未来防弹材料发展的必然趋势。但是直接从蜘蛛上提取蛛丝,因为喂养和自身的缺陷几乎不现实。成都天友公司最近研制开发转OEM1基因桑树工程和转蜘蛛丝蛋白基因工程,实现了从蜘蛛转蛋白基因到家蚕,解决了最根本的原料问题,推进了丝质防弹衣的早日诞生。

美国科学家目前正在研发一种液体防弹衣,这种防弹衣正常情况下很是柔软,充满了弹性,遇到突然袭击就变得像钢铁一样坚硬,将子弹拒之门外。这种防弹衣最突出的特点就是能保护到那些普通防弹衣无法保护的部位,例如脖子、胳膊和腿,因为它完全可以像普通的衣服那样穿起来。

美国、加拿大的科学家最近成功地合作开发出人类有史以来比钢还坚硬四、五倍的“生物钢”(Bio-Steel)———“人造基因蜘蛛丝”。通过将蜘蛛身上抽取的蜘蛛丝基因植入山羊体内,使山羊奶含有蜘蛛蛋白,然后经过特殊的“纺线程序”,把山羊奶中的蜘蛛丝蛋白纺成“人造基因蜘蛛丝”。这种人造蜘蛛丝有蚕丝的质感,弹性极强,比钢铁坚硬却又柔软无比,集坚韧与结实于一身,可用来制造柔软的防弹衣。

2）适体性结构设计

美军新改进的PJlSGT采用独到的适体性设计,其背部的防弹层分为四部分:上背部由相互叠合的三块防弹层组成,并分别与下背部的另一块防弹层搭接。这一结构使防弹背心能够适应人体在做各种不同动作时所引起的体形变化。采用了弹性带和折扣的垫肩使上臂的活动更为灵活。

随着新型防弹材料问世,防弹衣的性能将会进一步提高。先进的防弹技术会带给执勤的警员们更好的保护。


 

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