無論是防彈衣還是防彈頭盔,其全部奧秘幾乎都在于防彈材料的性能上。
超高分子量聚乙烯纖維(簡稱UHMWPE),又叫高強PE纖維,是當今世界三大高科技纖維(碳纖維、芳綸和超高分子量聚乙烯纖維)之一,也是世界上堅韌的纖維。其“輕薄如紙、堅硬如鋼”,強度是鋼鐵的15倍,比碳纖維和芳綸1414(凱夫拉纖維)還要高2倍,是目前制造防彈衣的主要材料。
其分子量在150萬至800萬之間,是普通纖維的數十倍,這也是它名字的由來,具有極其優異的性能。主要包括:
1、繩纜結構致密具有很強的化學惰性,強酸堿溶液及有機溶劑對其強度沒有任何影響。
2、密度只有0.97克/立方厘米,能漂浮水面。
3、吸水率很低,在成型加工前一般不必干燥處理。
4、具有極好的耐氣候老化性,抗紫外線,經過日曬1500小時后,纖維強度保持率仍然高達80%。
5、對放射線具有優良的遮蔽效果,故可用作核電站的遮蔽板。
6、耐低溫,在液氦溫度(-269℃)下仍具有延展性,而芳綸纖維到-30℃便失去防彈效能;在液氮中(-195℃)也能保持優異的沖擊強度,這一特性是其它塑料所沒有的,因而能夠用作核工業的耐低溫部件。
7、超高分子量聚乙烯纖雛的耐磨耐彎曲性能、張力疲勞性能也是現有高性能纖維中強的,具有突出的抗沖擊和抗切割韌性。一根只有頭發四分之一粗的超高分子量聚乙烯纖維,用剪刀都難以剪斷。加工完成的紡織物必須用特殊機器才能切割。
8、UHMWPE還具有優良的電氣絕緣性能。
9、衛生無毒,船用繩索可用于接觸食品和藥物。超高分子量聚乙烯纖雛與其它工程塑料相比,主要存在耐熱性、剛度和硬度偏低等不足,但可以通過“填充”和“交聯”等方法來改善;從耐熱性來看,UHMWPE的熔點(136℃)與普通聚乙烯大體相同,但因其分子量大,熔融粘度高,故加工難度大。
該纖維已經廣泛應用于武器研發、航空航天、航海、電子、兵器、造船、建材、體育、醫療等諸多領域,國際市場每噸價格高達3萬美元以上。因此高性能纖維的發展是一個國家綜合實力的體現,也是建設現代化強國的重要物資基礎。上世紀90年代以后,生產該類纖維的美國、日本、荷蘭等國明確規定,對社會主義國家實行技術封鎖和軍備產品統籌禁運。中國在突破關鍵技術后,近幾年在該領域發展迅猛,預計2010年中國該類產品年產量在8000噸左右,躍居世界首位。