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震驚!防彈衣居然是這種東西做的!

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震驚!防彈衣居然是這種東西做的!

發布日期:2018-07-27 作者: 點擊:

震驚!防彈衣居然是這種東西做的!

特警作訓服

90年前,南昌城頭一聲槍響,宣告中國誕生了中國共產黨領導的新型人民軍隊。90年后的現代人民軍隊高舉著黨的旗幟,成就雄壯威武之師。沙場點兵,揚我軍威?。?!一幅幅精彩的畫面,激起了我們內心中最深處的愛國熱情。作為材料人,我們要用熟悉的打開方式來打開我們的軍隊。

聚乙烯在生活中無處不在,它廣泛應用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等,但是你聽說過特警作訓服廠家用聚乙烯做防彈衣嗎?

目前,市場上通用的防彈復合材料按照材質種類不同,可分為芳族聚酰胺(芳綸)纖維復合材料和超高分子量聚乙烯( UHMWPE)纖維復合材料。其中芳綸纖維的比強度和比模量是鋼鐵的10倍,而超高分子量聚乙烯纖維的比強度又高出芳綸纖維1.5倍左右,兩者均可廣泛應用于國防軍需裝備和特殊民用品領域。而UHMWPE復合材料因為其抗沖擊韌性好,比沖擊吸收能量是目前復合材料中最高的,被警用騎行服廠家廣泛用于防彈衣、防彈插板和防彈裝甲中。據統計,美國超高分子量聚乙烯纖維70%用于防彈衣、防彈頭盔、防彈裝甲及航空航天等領域。高性能纖維的發展已經成為一個國家綜合實力的體現,是建設現代化強國的重要物資基礎。

01超高分子量聚乙烯(UHMW-PE:Ultra-highMolecularWeight Polyethylene)是一種線型結構的PE(聚乙烯),具有優異綜合性能的熱塑性工程塑料。按照美國菲利普石油公司劃分,分子量超過150萬的無支鏈的線性聚乙烯,常見分子量為100萬-600萬,最高甚至能達到1000 萬,鏈長和分子量分別是高密度聚乙烯(HDPE) 的10-20 倍和20-30 倍。

02超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)具有無可比擬的性能優勢,為新型的熱塑性工程塑料,且目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優異性能,可以成為“塑料之王”。

UHMW-PE具有摩擦系數小,磨耗低,耐化學藥品性優良,耐沖擊、耐壓性、抗凍性、保溫性、自潤滑性、抗結垢性、耐應力開裂性、可再生性等優點。其中耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、自身潤滑、抗沖擊性能在所有塑料中為最高。

(1)密度低、柔韌性能佳:UHMWPE的密度比PTFE低56%,比POM低33%,比PBTP低30%,相對其他工程塑料密度都低。且超高分子量聚乙烯管材密度低,只有鋼材管道的1/8。使用方便,能夠彎曲鋪設,柔韌性佳,可以簡便、快捷使用。

(2)耐磨性:耐磨性可以與聚四氟乙烯(PTFE)相匹配為超耐磨的熱塑性樹脂。與其它工程塑料相比,UHMWPE的沙漿磨耗指數僅是PA66的1/5,HEPE和PVC的1/10。UHMWPE耐磨性與分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。超高分子量聚乙烯管材的耐磨性在輸送各種漿體時比鋼管、不銹鋼管高4-7倍,比聚氯乙烯管和聚乙烯管高10倍左右,大幅度提高了管道的使用壽命。

(3)自潤滑性:UHMWPE有極低的摩擦因數(0.05~0.11),故自潤滑性優異。與其他工程塑料摩擦因數比較,UHMWPE的動摩擦因數在水潤滑條件下是PA66和POM的1/2,在無潤滑條件下僅次于塑料中自潤滑性最好的聚四氟乙烯(PTFE)。因此,摩擦學領域UHMWPE被譽為成本/性能非常理想的摩擦材料。

(4)耐沖擊性:其他工程塑料沖擊強度比較,UHMWPE的沖擊強度約為耐沖擊PC的2倍,ABS的5倍,POM和PBTP的10余倍,尼龍66的10倍,聚氯乙烯的20倍,聚乙烯的4倍。耐沖擊性如此之高,以致于采用通常沖擊試驗方法難以使其斷裂破壞。其沖擊強度隨分子量的增大而提高,在分子量為150萬時達到最大值,然后隨分子量的繼續升高而逐漸下降。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。UHMWPE具有優異的沖擊能吸收性,沖擊能吸收值在所有塑料中最高,因而噪聲阻尼性能很好,具有優良的削音效果。

(5)耐化學腐蝕性:基于超高分子量聚乙烯是一種飽和分子團結構,化學穩定性極高,除強氧化性酸液外,在一定溫度和濃度范圍內能耐各種腐蝕性介質(酸、堿、鹽)及有機介質(荼溶劑除外)。20℃和80℃的80種有機溶劑中浸漬30d,外表無任何反?,F象,其它物理性能也幾乎沒有變化。

(6)拉伸強度:由于UHMWPE具有朝拉伸取向必備的結構特征,所以有無可匹敵的超高拉伸強度,因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強度的纖維,其拉伸強度高達3~3.5GPa,拉伸彈性模量高達100~125GPa;纖維比強度是迄今已商品化的所有纖維中最高的,比碳纖維大4倍,比鋼絲大10倍,比芳綸纖維大50%。

(7)耐候性和抗老化性:一方面,因為超高管道分子鏈中不飽和分子鏈很少,分子量大;另一方面,添加了抗老化劑,使得超高分子量聚乙烯管道使用壽命大大超過了普通聚乙烯管道。超高分子量聚乙烯管的低溫脆化溫度極低,可在-60℃~40℃內安全使用,冬季施工時不必采取特殊保護措施,不會發生管材脆裂。UHMWPE具有優異的耐低溫性,在液氦溫度(-269℃)下仍具有延展性,因而能夠用作核工業的耐低溫部件。

(8)吸水性?。篣HMWPE吸水率很低;一般小于0.01%,僅為PA66的1%,因而在成型加工前一般不必干燥處理。

(9)不粘性:UHMWPE表面吸附能力非常微弱,其抗粘符能力僅次于塑料中不粘性最好的PTFE,因而制品表面與其它材料不易粘符。超高分子量聚乙烯的自潤滑性和不粘附性,不結垢,摩擦系數小,抗腐蝕、抗磨損、因此流動阻力很小,可長期保持流速和流量不減。

(10)阻燃性:特殊行業用于防火環境,加入阻燃劑改性,特殊加工工藝制造,克服超高分子量聚乙烯本身可燃性,具有阻燃性能。

(11)衛生無毒性:UHMWPE衛生無毒,完全符合日本衛生協會的標準,并得到美國食品及藥物行政管理局和美國農業部的認可,可用于接觸食品和藥物。

03由于超高分子量聚乙烯纖維具有眾多的優異特性,它在高性能纖維市場上,包括從海上油田的系泊繩到高性能輕質復合材料方面均顯示出極大的優勢,在現代化戰爭和航空、航天、海域防御裝備等領域發揮著舉足輕重的作用。

在國防軍需裝備方面,由于該纖維的耐沖擊性能好,比能量吸收大,在軍事上可以制成防護衣料、頭盔、防彈材料,如直升飛機、坦克和艦船的裝甲防護板、雷達的防護外殼罩、導彈罩、防彈衣、防刺衣、盾牌、降落傘等,其中以防彈衣的應用最為引人注目。它具有輕柔的優點,防彈效果優于芳綸,現已成為占領美國防彈背心市場的主要纖維。另外超高分子量聚乙烯纖維復合材料的比彈擊載荷值U/p是鋼的10倍,是玻璃纖維和芳綸的2倍多。國外用該纖維增強的樹脂復合材料制成的防彈、防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強的復合材料頭盔的替代品。

在航天工程中,由于該纖維復合材料輕質高強和抗沖擊性能好,適用于各種飛機的翼尖結構、飛船結構和浮標飛機等。該纖維也可以用作航天飛機著陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索,取代了傳統的鋼纜繩和合成纖維繩索,其發展速度異常迅速。

在民用領域,用該纖維制成的繩索、纜繩、船帆和漁具適用于海洋工程,在自重下的斷裂長度是鋼繩的8倍,是芳綸的2倍。該繩索用于超級油輪、海洋操作平臺、燈塔等的固定錨繩,解決了以往使用鋼纜遇到的銹蝕和尼龍、聚酯纜繩遇到的腐蝕、水解、紫外降解等引起纜繩強度降低和斷裂,需經常進行更換的問題。

在工業應用中,該纖維及其復合材料可用作耐壓容器、傳送帶、過濾材料、汽車緩沖板等;建筑方面可以用作墻體、隔板結構等,用它作增強水泥復合材料可以改善水泥的韌度,提高其抗沖擊性能。由于UHMWPE具有優良的耐磨性、耐沖擊性,它在機械制造行業中得到廣泛應用,可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯軸節、螺釘等機械零部件。


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