文 | 郭子贤 王新鹏

江苏神鹤科技发展有限公司（以下简称神鹤科技）坐落于美丽的“东方湿地之都”“丹顶鹤之乡”——盐城，创建于1999年，其主要产品包括碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、芳纶等高性能纤维生产专用设备及成套工程技术，军警用UD无纬布成套装备生产线、化纤清洗、预热等设备。凭借着在高性能纤维生产工艺与设备的研发实力、专业水平以及成熟的工程经营，其在高性能纤维工程技术和专用设备制造领域异军突起，成为中国唯一的超高分子量聚乙烯纤维工程设计、成套装备制造、安装、调试开车、人员培训一条龙综合技术服务商。

神鹤科技在国内高性能纤维技术与装备空白的情况下，率先进行超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维生产装备与工艺的研发工作，根据纤维生产工艺的要求，从前纺到后纺，经过十多年的研究摸索，成功开发了单机年产能30~400吨的产业化工程技术。该产业化技术打破了国外在该领域的垄断和技术封锁，填补了国内空白。

经过十多年不懈的努力，神鹤科技不断促进我国超高分子量聚乙烯纤维生产技术及装备的改进与变革，通过加大研发投入力度，研发出耐高温抗蠕变纤维、超高强防弹纤维、多系列染色纤维、高等级耐切割纤维、产业化冰凉纤维等技术，并将低成本、高附加值纤维作为发展重点，经过不断摸索和反复试验，终于利用低廉、环保的溶剂成功开发了新型超高分子量聚乙烯纤维生产技术与装备，顺利通过中试生产，经对比白油湿法纺丝与十氢萘干法路线有着明显的成本优势，较现有国内外纺丝技术，系统流程短、溶剂回收简单、能耗低、自动化程度高、大大减少用工数量、生产成本低等特点，产品可迅速占领民品市场，通过对工艺和装备的进一步探索，易实现不断点一步收卷，下一步其将实施工程化最终定型。针对不同领域用户实现定制化、差别化生产，为确立我国在高性能纤维领域的国际地位，成为该领域的制造强国做出应有的贡献。

成功和荣誉只代表过去，未来还需继续努力，随着企业规模的不断壮大，神鹤科技面临诸多的风险和挑战，居安思危、不进则退，只有不断改进才有更加美好的未来。“工匠”精神已深深楔入神鹤科技每一名员工心里，不断探索和迎接挑战让神鹤人始终站在市场的前沿，把握市场脉搏、用创新打开硕果之门，是神鹤科技永远的主旋律。

提高单机产能  降低生产成本

通过对装备的不断研发与改进，提高生产线的单机产能，从而达到降低能耗和吨纤维生产成本，提高与欧美国家同等产品的竞争力的目的（表1）。

第五代生产线经过用户使用，多达几百余台套的设备运行平稳、生产的产品质量稳定，年产量超出设计能力，大大降低了生产成本，工艺和装备技术获得用户好评，展示了其强大的综合技术实力和雄厚的设备加工能力，树立了良好的企业形象。

表1 超高分子量聚乙烯纤维生产线研发历程

提高产品性能  拓宽应用领域

尽管超高分子量聚乙烯纤维有许多优异的性能，用途也十分广泛，但是由于其加工过程中存在流动性差，熔融状态下粘度极高，加工难度大，生产效率低，成本高；成品纤维耐热性差；应力作用下容易蠕变等弱点，大大限制了其更加广泛的应用。

神鹤科技通过对抗蠕变恒强超高分子量聚乙烯纤维关键技术研发及产业化的研究，克服超高分子量聚乙烯纤维耐热性差、易蠕变等缺点，提高产品性能，拓宽超高分子量聚乙烯纤维的应用范围，例如光缆、电缆增强、风力发电叶片、远洋缆绳、海洋钻井平台以及大型雷达罩、空中预警飞艇等普通产品无法使用的领域，市场前景十分广阔。

耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维生产技术实现了耐热性能、抗蠕变性能和粘接性能的提高，并填补了国内空白。2018年6月12日，该项目通过了中国纺织工业联合会组织的鉴定会，7名专家（包括2名院士）一致认为项目达到了国际先进水平。

目前，耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维生产技术及成套装备走在了世界前列。

产品特点

1. 耐热

耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维能够长期在115℃应力条件下使用，其他的UHMWPE产品通常使用温度在70℃以下；短期能够承受235℃高温，即使国外最好的抗蠕变产品DM-20耐热温度只有152℃。

2. 抗蠕变

耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维在70℃ 300MPa应力下蠕变测试，抗蠕变性能明显优于DSM公司的SK-75和SK-78产品，产品蠕变率小于5%；SK-78蠕变率超过了10%，SK-75甚至达到了30% 。

3. 粘接性能好

由于 UHMWPE纤维表面非常光滑，与其他树脂等基体材料结合性能差，导致复合材料产品性能差。项目研发生产的耐热抗蠕变产品，表面有许多凸起或者沟槽，明显改善了粘接性能。

4. 耐气候性能优

经大量试验发现耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维抗紫外光照射性能要大大优于其他化学纤维，连续光照时间达1500小时后，其强度保持率依然在90％以上，而其他化学纤维这一指标一般是40％左右，甚至更低。

应用领域

1. 海洋钻井平台

由于超高分子量聚乙烯纤维复合材料具有防湿性、防海水腐蚀、耐磨性和防切割性，由其制成的海上平台具有重量轻和经久耐用等优点。

每个海洋钻井平台至少要用200吨该纤维，未来世界海洋钻井平台需求将超过10万吨，中国需求将达3~5万吨。

2. 风力发电叶片

现在风力发电叶片普遍采用的是玻璃纤维，其密度（2.4~2.7g/cm较大，质量重，而超高分子量聚乙烯纤维密度只有0.97g/cm非常轻。以前，未能使用超高分子量聚乙烯纤维来做风电叶片的主要原因在于其蠕变和粘接性能差。如今耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维克服了耐热、蠕变和粘接性能差等问题，可应用于风力叶片，其使用量有望放大。

3. 光缆、电缆增强

目前，光缆、电缆增强材料普遍使用的是芳纶，由于其价格高昂，大家都在寻找替代材料，而最有可能的选择就是超高分子量聚乙烯纤维。但首先也要解决的问题就是耐热和抗蠕变问题，正好神鹤科技的产品解决了这个问题。

4. 远洋缆绳、渔网

通过与海洋大学相关专家交流，神鹤科技了解到，远洋缆绳和渔网除了对纤维的强度和模量有较高要求外， 对抗蠕变性能也有较高要求，由于缆绳蠕变伸长，未断裂也需要更换，更换成本非常高，急切需要找到一种抗蠕变的超高分子量聚乙烯纤维，这也为神鹤科技的产品开拓了应用场景。

此外，根据当今全球市场的变化和需求，神鹤科技经过四年的基础性潜心研究，终于在2014年又向市场推出国内首条高品质、低成本的UD连续式无纬布制造装备，该设备拥有多项自主知识产权。

该技术及设备实现了超高分子量聚乙烯纤维UD布的多层连续复合，具有生产效率高、产品质量高、产品质量稳定、生产成本低等优点。

开发绿色环保、智能的生产技术及装备

与目前国内普遍采用的冻胶纺丝技术和国外采用的干法纺丝技术相比，熔融法超高分子量聚乙烯纤维的生产具有生产效率高、环境友好、无污染等优势。冻胶纺丝技术采用石蜡油作为溶剂，溶解超高分子量聚乙烯进行纺丝，纺丝溶液浓度低，只有8%~12%，然后经过萃取、干燥和多级热牵伸制得高强高模聚乙烯纤维；干法纺丝技术采用十氢萘作为溶剂，溶解超高分子量聚乙烯进行纺丝，纺丝溶液浓度低，只有7%~10%，然后经过干燥和多级热牵伸制得成品纤维。两者在生产过程中，均需要萃取和干燥大量的有机溶剂，能源消耗巨大，并且伴随有大量有毒气体的排放，环境污染大，生产成本高达6万元/吨，限制了高强高模聚乙烯纤维的广泛应用。

采用熔融纺丝技术生产的超高分子量聚乙烯纤维，除了少量的添加剂，纺丝溶液浓度几乎是100%，而且纺丝助剂留在纤维里，不会对环境造成污染，生产效率高，无需萃取、干燥有机溶剂，能源消耗低，生产成本低，不到干法纺丝或者冻胶纺丝生产成本的1/3，约3.5万元/吨。近几年，随着海洋经济的大力发展，全世界对低成本高强高模聚乙烯纤维的需求与日俱增，预计未来2~3年，全世界对该纤维的需求高达20万吨，仅中国的需求就高达5~10万吨，市场前景广阔。

超高分子量聚乙烯纤维的智能制造与绿色制造均是大势所趋。为了减少用工，提高产品性能的一致性、稳定性和可靠性，神鹤科技开发了智能自动配料系统，取得了良好效果，受到了用户一致好评。下一步，神鹤科技将发展生产流程的信息化、智能化及产品的可塑性，精准定位生产中出现的问题，根据实时生产信息快速解决问题，推动现代信息技术在高性能纤维行业应用。