高強PE纖維又叫超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維，它是20世紀70年代末研制成功并于80年代初進入產業化的一種高性能纖維，與碳纖維、芳綸并稱為當今世界三大高科技纖維。

UHMWPE纖維具有高度取向的伸直鏈結構，與碳纖維、芳綸纖維相比較，UHMWPE纖維的強度更高；質量更輕，密度只有0.97g/cm3；化學穩定性更好；具有很強的化學惰性，強酸、強堿溶液及有機溶劑對其強度沒有任何影響；具有很好的耐候性，經1500h日曬后，纖維強度保持率仍然高達80%，耐紫外性能非常優越；耐低溫性好，使用溫度可以低至-150℃；之外，UHMWPE纖維的耐磨耐彎曲性能、張力疲勞性能、抗切割性能也是現有高性能纖維中最強的。在安全、防護、航空、航天、國防裝備、車輛制造、造船業、體育界發揮著舉足輕重的作用。除此之外，UHMWPE纖維在民用工業領域作為抗沖擊、減震材料及高性能輕質復合材料也有著廣闊的應用前景。

2高強聚乙烯纖維研發特點

聚乙烯具有亞甲基(-CH2-CH2-)相連的大分子鏈的化學結構，高強聚乙烯纖維所用的原料UHMWPE存在有大量無規線團的非晶區和折疊鏈的晶體結構。在超倍牽伸時，其大分子鏈的高度取向、使晶區及非晶區的大分子充分伸展，形成了高度結晶的伸直鏈超分子結構。高強聚乙烯纖維的優越性能完全是由于它的這種超分子結構決定的。

高強聚乙烯纖維是20世紀70年代由英國利茲大學的Capaccio和Ward首先研制成功，當時所用的聚乙烯分子量只有10萬。此后荷蘭DSM公司利用十氫奈做溶劑發明了凝膠紡絲法，制備出了UHMWPE纖維，并于1979年申請了專利，1990年實現了工業化生產。美國的聯合信號公司(AlliedSignal)購買了荷蘭專利，把溶劑換成了礦物油，申報了自己的專利，于1988年實現了商業化生產，其纖維商品名為Spectra900，Spectra1000。荷蘭DSM公司1984年開始與日本東洋紡織(株)滋賀工廠合資建50噸/月的中試工廠，纖維商品名為DyneemaSK-60。1990年DSM公司開始在本國荷蘭Heerlern的一個工廠進行工業化生產。日本的另一家企業三井石化公司在1983年采用凝膠擠壓超倍拉伸法，以石蠟作溶劑，生產高強高模聚乙烯纖維，商品名為Tekmilon。寧波大成聯合科研院所從1996年開始，歷時4年，發明了混合溶劑，并申請了專利，于2000年實現了產業化。大成凍膠紡絲的

超高分子量聚乙烯→(溶脹溶解)紡絲溶液→(雙螺桿紡絲冷卻固化)含大量溶劑的初生凍膠纖維→(萃取干燥)干凍膠纖→(多級多段熱位伸卷繞)成品纖維

圖1大成凍膠紡絲工藝流程

凍膠紡絲法涉及的第一個問題就是UHMWPE的溶脹和溶解，溶解過程實質上是大分子的解纏過程，溶劑的種類、溶液的濃度、溶劑的滲透速率、溶解溫度、攪拌與否等諸因素都與大分子的解纏效果密切相關。適當濃度的聚合物溶液經過雙螺桿的擠壓均化，且在紡絲過程中產生流動和形變，在凝固浴中絲條發生熱量交換而固化，同時必須考慮防止絲條間的相互粘合，因為這會影響到纖維的后拉伸過程和最終纖維的品質。凍膠初生態纖維中網絡結構(纏結點)的形成及控制是此后能否經過超倍牽伸形成伸直鏈結構的另一關鍵因素。絲條中溶劑的含量高達50%左右，溶劑和氣泡的排除，牽伸過程中拉伸流動所發生的大分子取向，應力誘導結晶及最終高度結晶伸直鏈結構的形成是一個系統工程。伴隨這一過程會發生擴散、傳熱和傳質、物理狀態的變化、幾何形態及化學結構相互交叉的變化，彼此影響，構成了紡絲過程控制的復雜性。