高强高模聚乙烯纤维又称为超高分子量聚乙烯纤维，是当今世界三大高科技纤维（碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯纤维，表1-6）之一。其中，高强高模聚乙烯纤维质量最轻，化学稳定性好，耐磨耐弯曲性能、张力疲劳性能和抗切割性能最强，是用于航空航天、防弹防刺（轻质高性能防弹板材、防弹头盔、软质防弹衣、防刺衣）等国防领域和汽车制造、运动器材、劳动防护用品、建筑工程加固等民用领域的理想材料。

1.2.5.1　高强高模聚乙烯纤维的性能

（1）高强、高模、轻质。强度非常高强度相当于优质钢丝的15倍，比普通有机纤维高出近10倍，比对位芳纶（芳纶1414）高40%左右；比拉伸模量仅次于高模碳纤维，较对位芳纶高得多；密度小于1，可浮在水面。

表1-6　三种高性能纤维的加工性能比较

（2）优越的能量吸收性能。高强高模聚乙烯纤维韧性很好，能在塑性变形过程中大量吸收能量；纤维的模量非常高，具有较低的伸长率，断裂所需的能量很大。因此，它的复合材料在高应变率和低温下仍具有良好的力学性能，抗冲击能力比碳纤维、芳纶及一般玻璃纤维复合材料高。

该纤维复合材料的比冲击总吸收能量分别是碳纤维、芳纶和E-玻璃纤维的1.8倍，2.6倍和3倍，其防弹能力比芳纶装甲结构高2.5倍。这些性能被用于弹道防护产品和防切割、防冲击产品上。

（3）良好的抗湿性和耐化学腐蚀性。高强高模聚乙烯纤维具有高度的分子取向和结晶，大分子截面积小，所以，链间排列紧密，有效地阻止水分子和化学试剂的侵蚀，因此，纤维具有杰出的抗水、防潮、防多数化学品以及良好的耐溶剂溶解的性能。在多种溶剂中浸泡半年，强度却完全保留，显现出与大多数有机纤维不同的优良特性。

（4）优越的耐磨性、耐疲劳性、挠曲性。高强高模聚乙烯纤维耐磨性随模量的增大而增大，适合于耐疲劳要求高的场合，该纤维在具有高模量的同时，在大变形作用下仍然具有柔韧性，而且有长的挠曲寿命，加工能力良好，常被用来制作高强缆绳以及制作耐疲劳要求高的复合材料。

（5）低的介电常数和介电损耗。高强高模聚乙烯纤维的介电常数和介电损耗值低，在各种制作复合材料的纤维中最小，反射雷达波最小，因此，对雷达波的透射率很高，常被用来制作各型雷达的外罩。表1-7列出不同材料的介电常数和介电损耗值。

表1-7　聚乙烯与其他材料的电性能对比

（6）耐紫外线能力强。芳纶不耐紫外光，使用时必须避免阳光直接照射，而高强高模聚乙烯纤维是有机纤维中耐光性非常优异的。同样经紫外光照射1500h，该纤维的强度保持率在90%左右，而芳纶只有30%。(www.daowen.com)

（7）耐低温能力强。在很低的温度下，该纤维仍能够保持柔软，有研究表明，即使在-150℃的条件下，纤维也无脆化点，可被应用于温度极低的太空环境下的装备，如宇航服、飞行器结构等。

1.2.5.2　高强高模聚乙烯纤维的不足

（1）界面粘接强度低。由于该纤维表面的惰性和非极性，浸润性差，因此，纤维与基体之间的界面粘接强度低，影响了该纤维复合材料的力学性能，尤其是层间剪切、横向拉伸和断裂韧性等性能，限制了它作为结构材料方面的应用。

可以通过纤维表面处理、使用黏结剂等方法改善复合材料的界面强度。该纤维表面处理方法有化学处理、低温等离子改性、辐射接枝改性、化学氧化法改性等；黏结剂的使用，无须对纤维进行表面处理就能改善界面状态，提高该纤维复合材料的整体性能。

（2）蠕变性高。该纤维的蠕变比一般化学纤维小，但相比其他高性能纤维却要高，影响了其在复合材料中的应用。可通过纤维本身改性，来提高纤维抗蠕变的性能，通过溶有光敏剂的超临界二氧化碳辅助渗透预处理后，再经紫外光辐照使超高分子量聚乙烯纤维内部分子链间发生交联，可提高它的抗蠕变性能；将其与其他抗蠕变性能好的纤维（碳纤维、玻璃纤维等）混杂，可明显提高其抗蠕变的性能。

（3）耐高温性能差。该纤维耐低温性能好，但其玻璃化转变温度低，熔点也低（150℃），影响其在高温环境下的使用。在接近100℃时，耐恒定静拉载荷能力迅速下降，不适用在此温度范围较长时间承受较大载荷的场合。

耐高温性能差是该纤维的固有特性，尽量避免在高温环境下使用。若对纤维作长时间的热处理（130℃），在承载较小时能保持它的室温性能；在纤维分子间生成架桥结构，可提高其耐热性能。

（4）压缩强度低。由于高强高模聚乙烯纤维长链分子间的结合力（如范德华力）弱，其纤维复合材料的轴向压缩强度低，只有拉伸强度的1/6～1/12，影响应用范围。

可将该纤维与高性能纤维（碳纤维、玻璃纤维）混杂制成混杂复合材料，提高压缩强度。