最近几年,在各大防务展上PE纤维材质的防护装备大量涌现,大有代替芳纶防护装备的趋势。实际上,PE纤维凭借优良的性能,已经被美欧等国生产商广泛用在人体防护装备中了。目前,中国制造的PE纤维防护装备也达到世界先进水平,PE材质的防护装备广泛出口到北约国家。那么,相比较之前的芳纶纤维防弹装备,PE纤维都有哪些优点,中国的防护装备性能如何呢?

替代芳纶渐成主流防护材料
较早引发人们关注的非金属防弹材料当属芳纶。人们常说的凯夫拉实际上就是芳纶材料,它是在PE纤维问世前最好的高性能有机纤维防弹材料,广泛应用在各行各业,其中在装甲、防护领域应用的也最为广泛。
不过,芳纶纤维及其产品有两大致命的死穴,一是“见光死”,即遇紫外线会光降解;其二是“遇水亡”,即便是在干燥的空气中也能吸收水分并产生水解。这两大特性使得芳纶的耐候性差、寿命短,限制了芳纶在防护领域的深层次的使用。
近几年来,PE纤维逐渐成为防护装备的主要材料,它是上世纪80年代初研制成功的高性能有机纤维,也是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳伦、PE纤维)之一。PE纤维具有很高的轴向比拉伸强度和刚度,比强度在所有纤维材料中是最高的一种,比模量仅次于高模量碳纤维(但是碳纤维脆性较大,不适合做人体防弹主体材料),比能量吸收性能在所有纤维中是最高的,耐低温、耐紫外光性能极佳,耐水性能也极佳。大家都知道,白色塑料袋在大气环境下100年不降解,此塑料实际上就是PE纤维为原材料。生活中的PE不降解、污染环境是坏事,但这一特性在防弹产品上却是求之不得,说明其耐性好、寿命长。
此外,从防弹能力来看,在防低速弹方面,PE纤维防弹性能高出芳纶30%左右;在防高速弹方面,PE纤维的性能是芳纶的1.5~2倍。可以说,芳纶纤维的缺点都变成了PE纤维的优点,而芳纶纤维的优点在PE纤维上变得更优秀,因此PE纤维在防护领域取代芳纶是必然的趋势。
当然,PE纤维也有缺点,它的耐温等级远不如芳纶纤维。PE纤维防护产品的使用温度在70℃以内(能满足人体和装备的要求,即耐温55℃的要求),超过此温度,性能下降很快,到150℃以上PE纤维会熔化,而芳纶纤维在200℃环境下仍能保持较好的防护性能,在500℃时不滴熔、不分解;突遇900℃以上的高温时会直接碳化,形成隔热层。这些都是PE纤维防护产品不具备的,成为芳纶产品独有的优势。
现在世界各国的PE纤维防护产品的应用主要集中在人员防护,如PE纤维防弹衣、防弹头盔,其重量较轻,便于穿戴后的人员从事各种活动。现在美军装备的“拦截者”防弹衣系统主要由软质的防弹背心加上硬质的防弹插板组成,其材料就是采用PE纤维,这比以前使用的凯夫拉防弹衣要轻巧很多,而且防弹效果更好。美国海军陆战队所使用的头盔也是PE纤维制造。
PE纤维同样也用于装备的装甲防护。最初是在航空装备上开始应用。上世纪九十年代后期,各国研发的军用飞行器的防护装甲基本上都是选用该材料。目前,世界各国都在舰船、车辆、装甲车等装备上大量采用了PE纤维防护装甲。PE纤维装甲在装备上的应用,解决了重量与防护之间的矛盾,在配装有限重量的情况下,较好的保护了人员的安全,提高了装备的战场生存率和人员的存活率。PE纤维装甲相比金属装甲重量轻,在相同防护级别下,平均可减轻一半以上的重量;另不会产生跳弹二次伤人,而且作为钢制装甲的内衬装甲,可非常有效的防止碎甲弹造成的钢装甲内层飞崩致人伤亡。