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【战甲讲堂 · 防弹系列 2】百炼钢不如绕指柔(中)——当代防弹纤维之PE

系列第二弹,说PE,UHMWPE。

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昨天把芳纶干掉了,大家猜猜今天来干谁?

对了,当然是PE啊

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超高分子量聚乙烯(Ultra-high-molecular-weight polyethylene),缩写为UHMWPE,也称高分子量聚乙烯或高性能聚乙烯,是是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯。超高分子量聚乙烯是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。

超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物,很难加工,并且具有超强的耐磨性、自润滑性。其强度高、化学性质稳定、抗老化性能强。由于超高分子量聚乙烯有众多的优异特性,它在高性能纤维市场上,包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势,在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。

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一般在弹道防护领域,经常用PE来指代UHMWPE,请大家注意,从这里开始本文中PE说的就不是聚乙烯而是超高分子量聚乙烯了。PE的弹道防护产品有软质的防弹衣,有硬质防弹插板和头盔。

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软质防弹衣

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硬质插板

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spectra头盔(丹麦公发M/96)

作为弹道防护产品的PE,主要和芳纶一样,用的是纤维片层叠。对于硬质产品,也是和芳纶一样涂胶层压硬化。虽然PE的加工制备比芳纶容易,而且作为热塑材料可以使用注塑工艺一体成型。但是作为防弹产品,PE依然还是应用了高强度纤维阻拦原理,而板材的防护效果并不理想。

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相对于芳纶,PE的优势在于价格相对便宜,产量大,容易加工。而且PE低温下性能稳定,不怕水,也不容易腐蚀,也不怕紫外线。

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而PE作为防弹材料最大的特点是轻。PE密度在0.97左右,比水轻,能漂浮。所以两栖环境下的弹道防护PE材料比较合适。

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但是任何东西都不是完美无缺的,PE有一个先天缺陷——熔点低。作为一种热塑材料,PE的熔点在摄氏144-152度,超过300度就会降解。霍尼韦尔公司的Spectra建议工作温度不能超过145度,而建议工作温度在70摄氏度以内。也就是说超过70度就会影响纤维性能,这也是PE材料在零距离枪击条件下测试效果比较差的原因。

目前商业上比较成熟的PE供应商(上游企业)有DSM,Honeywell,帝人等。

其中知名度最高的当属荷兰帝斯曼公司(DSM)公司的Dyneema品牌。

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招牌钻石标

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Dyneema在户外圈里俗称大力马,发展至今已经广泛应用于渔猎、码头、重型器械、线缆、个人防护领域。现在Dyneema因为其突出的轻量化特点以及高强度还有稳定的低温性能,正在大力开发合作户外运动市场。

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大力马硬壳

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HyperLite合作产品,大力马混纺面料背包

Honeywell,霍尼韦尔是老牌美帝国主义电子化工和军工企业(就是今年还来跟习总签了大单子的那位)。其Spectra品牌下有原料也有半成品也有终端产品。Spectra是在防护领域应用比较多的PE产品,Honeywell的防弹插板就有使用Spectra的底板。同时加拿大和丹麦军方的新公发头盔也是Spectra材质的。

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测试新头盔(采用Honeywell Spectra)中的加拿大皇家22步兵团

帝人是上篇有提过的日本帝人化工集团,其PE产品主要是Enduramax品牌系列产品。

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