超高分子量聚乙烯纤维简称UHMWPE纤维，别名又叫做高强高模聚乙烯纤维，是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯。它和碳纤维、芳纶合称为“世界三大高科技纤维”。超高分子量聚乙烯纤维是世界上最坚强有韧性的纤维。用俗话说就是：“轻薄如纸，坚硬如钢”，强度是钢铁的15倍。鉴于其质轻、高强、比能量吸收高等特点，已逐步取代芳纶纤维，成为个体防弹领域的首选纤维，是目前制造防弹衣的主要材料。
目前，我国是世界上最大的防弹衣生产国家，防弹衣的材料技术一直在不断进步，水平也位居前列。在全球近200个国家和地区中，能独立完成从防弹衣原料研发到制作生产完工全套流程的制造国仅有三个，分别是美国、中国和荷兰。
需要注意的是，在中国，防弹衣允许由民营企业生产，国际贸易壁垒也不高，国内民企可以充分参与到这一行业当中。此外，中国的防弹衣主要使用PE，即超高分子量聚乙烯制作，这类材料防护效果良好，且成本较低，目前主流的防弹衣和防弹插板等防弹装备都使用PE制造而成。
据报道，美国超高分子量聚乙烯纤维70%用于防弹衣、防弹头盔、军用设施和设备的防弹装甲、航空航天等军事领域，而高性能纤维的发展是一个国家综合实力的体现，是建设现代化强国的重要物资基础。当前，国家已经大力支持与加速发展我国的超高分子量聚乙烯纤维的生产与应用，国产UHMWPE纤维已经在全世界占用举足轻重的地位。
超高分子量聚乙烯纤维的发展历程
1. 国外
超高分子量聚乙烯树脂最早由德国赫斯特公司于1958年开始研制成功，并实现工业化。其后，美国赫尔克斯勒和日本三井化学、荷兰DMS公司相继实现了较大规模的工业化生产。
目前，世界上最大的UHMWPE原料生产厂家是赫斯特集团的TICONA公司，第二是美国蒙特尔公司，其后是荷兰DMS。
1957年，美国联合化学公司首先制备出UHMWPE
1979年，荷兰DSM公司申请了第一份关于UHMWPE纤维的发明专利，随后DSM建成5套UHMWPE纤维生产装置，实现工业化规模生产，注册商品名迪**
1983年，日本三井石化公司采用凝胶挤压超倍拉伸法，以石蜡作溶剂，生产超高分子量聚乙烯纤维，商品名为Tekmilon
1986年，美国的联合信号公司（AlliedSignal）购买了荷兰专利，同时开发自己的生产工艺并申报了专利，于1988年实现了商业化生产
2. 国内
我国于上世纪八十年代开始对UHMWPE纤维进行研究开发。目前已成为UHMWPE纤维生产量第三大国。东华大学化学纤维研究所的科研成果使我国将这种超高强度纤维应用于“神舟”飞船的回收系统 ，其开发的UHMWPE纤维产品广泛应用于防弹、头盔等国防军工领域，同时，东华大学开发了高浓度原液纺丝技术，建成单线年产250t的生产线，使我国成为继美国、荷兰之后拥有自主知识产权生产UHMWPE纤维的国家。
目前国内有数十家生产UHMWPE纤维的企业，其中规模较大的有山东爱地高分子材料有限公司（DSM合资公司）、北京同益中特种纤维技术开发有限公司、宁波大成新材料股份有限公司和湖南中泰特种装备有限公司等。在上述4家企业当中，北京同益中特种纤维技术开发有限公司，经过近十年的技术发展，已建成年产600 t的UHMWPE纤维生产基地。
2008年山东爱地高分子材料公司采用自主技术建设的UHMWPE一期工程完工，标志着我国首次采用自主技术实现了UHMWPE的工业化生产。该公司已陆续建成了7条UHMWPE纤维生产线，总产能达到2000t/a。到2010年年产量达5000t。
宁波大成至2009年底已形成年产高强聚乙烯纤维1500t，防弹衣、防弹头盔20万套，各类防弹装甲板材300t，防切割手套600万双，高强度绳索300t，高性能复合材料用基布200t的生产规模，其产品大部分用于出口。湖南中泰研制开发UHMWPE纤维，已建成千吨级的UHMWPE纤维和UD材料工厂。
其他生产企业方面，中纺投资发展公司和浙江耀江集团，改变了以前主要靠引进美国冻胶废丝进行后加工而生产出合格丝的状态，经过改进和学习研究，现在该公司能够从制备聚乙烯溶液开始到生产出性能优异的成品丝，具有整套的合理的生产工艺。
2009年仪征化纤公司率先实现干法纺丝工艺路线的产业化；杭州东南化纤有限公司与东华大学合作，开发了碳纳米管增强的超强聚乙烯纤维，在一定程度上改进了原纤维的耐热性、抗蠕变性和界面性能。
此外，杭州翔盛纺织有限公司、上海斯瑞聚合体科技有限公司、北京威亚高性能纤维有限公司等在高强聚乙烯纤维生产、开发方面也取得一定突破。
1999年，中国实现UHMWPE纤维工业化生产
2008年，仪征化纤建成国内第一条干法纺丝UHMWPE纤维工业化生产线
2016年，中国UHMWPE纤维年产量突破9000吨
2019年，全球UHMWPE纤维产能达到6.46万吨/年，其中中国产能约为4.10万吨/年，占全球总产能的60％以上
超高分子量聚乙烯纤维6大性能
UHWMPE，是线性结构的热塑性材料，拥有媲美工程材料的性能，一般的粘均分子量在150万以上，重均分子量在300万以上，无毒，不易吸水，不易黏附，不表面吸引力，耐紫外线性能，耐腐蚀，重量轻等性能。
1. 优良的力学性能
在线性密度相同的情况下，超高分子量聚乙烯纤维抵抗拉伸的强度是钢丝绳的15倍。比同为“世界三大高科技纤维”之一的芳纶高百分之四十，比优质钢纤维和普通的化学纤维高10倍。与钢、E玻璃、尼龙、聚烯胺、碳纤维和硼纤维相比，其强度和模量比这些纤维都高，在相同质量的材料中强度最高。
2. 优良的耐冲击性能
超高分子量聚乙烯纤维具有优良的耐冲击性能，它在变形和塑形过程中的吸收能量的能力和抵抗冲击的能力比同为“世界三大高科技纤维”的芳纶纤维、碳纤维都高。与聚酰胺、芳族聚酰胺、E玻璃纤维、碳纤维、芳纶相比，超高分子量聚乙烯纤维比冲击总吸收能量还要高。
3. 优良的耐磨性能
将超高分子量聚乙烯纤维与碳纤维、芳纶纤维的增强塑料摩擦系数比较，超高分子量聚乙烯纤维的耐磨性和弯曲疲劳度远远高于碳纤维和芳纶纤维。所以它的耐磨性能比其他高性能纤维更加优良。还由于它的耐磨，耐弯曲性能优越，所以它的加工性能也比较优越，容易制作成为其他复合材料和织物。
4. 耐化学腐蚀性
超高分子量聚乙烯纤维化学结构比较单一，化学性质比较稳定，大部分的化学物质都不容易腐蚀它，只有极少数的有机溶液可以将它轻度溶胀，而且它的力学性能损失小于百分之十。将超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维进行在不同化学品介质中的强度保留率进行比较。超高分子量聚乙烯纤维的耐腐蚀性能明显高于芳纶纤维，它在酸、碱、盐中的性质结构特别稳定，只有在次氯酸钠溶液中强度有所损失。
5. 良好的耐光学性
因为超高分子量聚乙烯纤维的化学结构稳定，所以它的耐光性也是高科技纤维中最优越的。芳纶纤维不耐紫外线，只有在避免阳光直接照射的情况下使用。将超高分子量聚乙烯纤维与尼龙、高模量和低模量的芳酰胺进行对比，超高分子量聚乙烯纤维的强度保留率明显高于其他纤维。
6. 其它性能
超高分子量聚乙烯纤维还具有良好的疏水性能、耐水耐湿性能，电绝缘性能和较长的曲折寿命。其耐水和耐低温性能突出，比重较小，是唯一能漂浮在水上的高科技纤维，还是一种比较理想的低温材料。但是它也有其缺点，就是熔点较低。在对其加工过程中温度不能超过130℃，否则就会因为超高分子量聚乙烯纤维之间分子链间作用力较弱的原因，使其发生蠕变现象，减短使用寿命。超高分子量聚乙烯纤维上不存在染基团，使其浸润性差，染料很难渗透到纤维内部，导致它的染色性差，这些缺点影响了它的应用领域的范围。
超高分子量聚乙烯纤维的应用领域
由于超高分子量聚乙烯纤维具有众多的优异特性，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。
1. 国防领域
由于该纤维的耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料，如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣、防刺衣、盾牌等，其中以防弹衣的应用最为引人注目。它具有轻柔的优点，防弹效果优于芳纶，现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维。另外超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值U/p是钢的10倍，是玻璃纤维和芳纶的2倍多。国外用该纤维增强的树脂复合材料制成的防弹、防暴头盔已成为钢盔和芳纶增强的复合材料头盔的替代品。
2. 航空领域
在航天工程中，由于该纤维复合材料轻质高强和抗冲击性能好，适用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构和浮标飞机等。该纤维也可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。
3. 工业领域
工业上，该纤维及其复合材料可用作耐压容器、传送带、过滤材料、汽车缓冲板等；建筑方面可以用作墙体、隔板结构等，用它作增强水泥复合材料可以改善水泥的韧度，提高其抗冲击性能。由于其具有优良的耐磨性、耐冲击性，它在机械制造行业中得到广泛应用，可制作各种齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、滑轮、轴承、轴瓦、轴套、削轴、垫片、密封垫、弹性联轴节、螺钉等机械零部件。
超高分子量聚乙烯可打造装煤、石灰、水泥、矿粉、盐、谷物等等粉状文件的拖斗、料仓、滑槽的衬里，因为它存在优良的自润滑性、不粘性，可使上述粉状文件对于储运设施不发生粘附景象，保障稳固保荐。
超高分子量聚乙烯用来流砂等的液体保荐管道，与其他管道相比突出性能表现在：与竹管相比寿数提高18倍，利息降至1/25，与锦纶管相比寿数提高3倍，利息降至1/8。在保荐时，管内屏障比非金属管小25%，大大提高了保荐频率。
在滑槽、铲斗和矿石舱室的内衬等范围，遇到寒冷潮湿天气，物品就会解冻在非金属上，而采纳高分子聚乙烯板材则决不会，从而大大缩小了卸货成本。在散装车船的自卸漏子上内衬一层高分子聚乙烯板材后，匀称卸货工夫由本来的16～20h缩小到8h。
4. 民用领域
绳索、缆绳方面的应用：用该纤维制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，是该纤维的最初用途。普遍用于负力绳索、重载绳索、救捞绳、拖拽绳、帆船索和钓鱼线等。该纤维制成的绳索，在自重下的断裂长度是钢绳的8倍，是芳纶的2倍。该绳索用于超级油轮、海洋操作平台、灯塔等的固定锚绳，解决了以往使用钢缆遇到的锈蚀和尼龙、聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解、紫外降解等引起缆绳强度降低和断裂，需经常进行更换的问题。
体育器材用品：在体育用品上已经制成安全帽、滑雪板、帆轮板、钓竿、球拍及自行车、滑翔板、超轻量飞机零部件等，其性能较传统材料为好。
用作生物材料：该纤维增强复合材料用于牙托材料、医用移植物和整形缝合等方面，它的生物相容性和耐久性都较好，并具有高的稳定性，不会引起过敏，已作临床应用。还用于医用手套和其他医疗措施等方面。
国内重点企业
江苏九州星际新材料有限公司作为超高分子量聚乙烯材料产业技术创新战略联盟的常务理事单位，生产的超高分子量聚乙烯纤维产品被国家工信部认定为制造业单项冠军产品。中国化学纤维工业协会发布的2021年中国化纤行业产量预排名名单也显示，该公司在2021年中国超高分子量聚乙烯产量预排名名单中位列第一，同时，该生产规模和生产能力在全球范围内也位居首位。
据业内知情人事介绍，国内现有数十家生产超高分子量聚乙烯纤维的企业，包括山东爱地、北京同益中、仪征化纤等，普遍规模不大。截至目前，国内乃至全球规模最大的超高分子量聚乙烯纤维生产企业当属江苏九州星际新材料有限公司。
据了解，该公司经对其现有装置生产线进行节能挖潜和技术改造后，实际生产能力可达15000吨/年，生产规模远超其他同行企业。目前公司有5280吨产能正在扩产建设中，预计明年一季度投产。再加上这次新建20000吨产能，届时总产能将超过40000吨。其产能和生产水平再次远超和领跑国内外超高分子量聚乙烯纤维生产企业。
超高分子量聚乙烯的行业现状及发展前景
1. 行业现状
UHMWPE纤维是世界范围内的稀缺物质，目前产能缺口较大。市场需求方面，未来几年UHMWPE纤维的需求量级在10万吨/年以上，市场潜力巨大。
UHMWPE纤维是我国技术创新和国家发展重点的材料之一。我国规模化生产日益成熟，但仍存在生产成本高、技术创新能力弱等问题，产品应用范围局限于传统的安全防护及绳缆行业，急需培育和开发新应用领域，以提升产品的国际市场竞争力。
2. 发展前景
就全球超高分子量聚乙烯（UHMWPE）发展历史来看，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）发展已经有数十年的历史，现有的市场格局区域稳定。近年来，由于下游需求旺盛，超高分子量聚乙烯 （UHMWPE）市场呈现产销两旺的趋势，总的来看需求稳定增长。在未来数年，随着中国新进入者和现有玩家的产能扩张使得全球市场依然呈现快速增长的趋势。
根据调查，全球超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的销量从2017年的22万吨增长到2021年的36.7万吨。2021年，全球超高分子量聚乙烯（UHMWPE）市场收入达到了970.16百万美元，预计2028年将达到1796.65百万美元，年复合增长率（CAGR）为9.71%（2022-2028）。
就全球来看就，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的行业集中度较高，全球主要的企业有塞拉尼斯，巴西布拉斯科，大韩油化公司，上海联乐化工，九江中科鑫星新材料和利安德巴塞尔。其中塞拉尼斯是全球市场的领导者，在全球占据30%的市场份额。塞拉尼斯也是国内最大的供应商，其国内市场份额也相似。
就地区而异，由于下游集中度较高，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的生产消费主要集中于中国、美国、日本、韩国，德国等地。其中中国占据了36.7%的消费市场份额，预计到2028年将达到44.5%。中国市场规模的持续扩张得益于中国经济持续的稳健增长和下游电动车市场的快速发展。
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用非常广泛，但是其主要用于UHMWPE板，挤出不规则产品，锂电池隔膜和UHMWPE纤维。就全球来看，2021年，25.30%的超高分子量聚乙烯用于UHMWPE板，28.27%的超高分子量聚乙烯用于锂电池隔膜，15.47%的的超高分子量聚乙烯用于挤出不规则产品。就未来来看，45.05%的超高分子量聚乙烯将用于锂电池隔膜，因此，全球超高分子量聚乙烯的需求增长主要是由于锂电池隔膜所带动的。
当前，中国塑料行业结构性矛盾日益加剧。一方面，中低端塑料产能趋于过剩；另一方面，高端及差异化产品严重依赖于进口，核心产品自给率不足。超高分子量聚乙烯作为一种高端塑料，虽然实现了大部分自给，但是国产产品没有能够广泛的走向全球。进入十四五，随着中国化工企业加大科研的投入，预计中国企业的全球市场份额将有所增加。
在当前的材料市场中，无论是全球还是国内，超高分子量聚乙烯纤维产品一直供不应求。随着我国制造强国步伐的不断推进，高性能纤维生产及应用技术壁垒不断攻破。我国超高分子量聚乙烯纤维生产厂家面临极大的供货机会和良好发展机遇，将逐步确立超高分子量聚乙烯纤维防弹材料面向全球供货的领先地位，其品质及国际市场认可度正逐渐提升。
另外，随着国产超高分子量聚乙烯纤维加工技术的日益成熟，加上生产成本和产品价格的下降，必将带动超高分子量聚乙烯纤维制品在国防和民用领域的研究和发展，将进一步刺激超高分子量聚乙烯的发展，扩大其市场应用范围。未来，2022-2027年超高分子量聚乙烯需求量增速将在15%-20%之间，预计2027年将超过14万吨。
小结
UHMWPE已经是部分领域里的重要纤维材料，但不可否认的是这种材料还有很大的研究改进空间，本身还存在譬如蠕变高、界面结合性差以及成本高等缺点，其衍生的复合材料研究还有巨大研发潜力，譬如UHMWPE纤维的理论强度比现有纤维还能提高7~8倍，因此，还需继续探索改进改性方法，提高UHMWPE纤维的性能，充分发挥其优越性能，使UHMWPE可以应用于更多的领域。
