瑞 健

可以救命的“面子”
——漫談防彈衣面料的變遷

瑞 健

假日期間，在北京的主要干線、火車站、廣場等人流、車流密集的地方，遠遠便能看到值勤的特警、武警。戰(zhàn)士們穿著制式防彈衣，戴著防彈頭盔，手持沖鋒槍，腳穿黑皮靴，有的隊員還隨身攜帶連接式警棍、盾牌，每一人都帶有對講機。他們威武的身姿引來很多欽佩和羨慕的眼光，有的人還會停下來駐足觀望，甚至用手機拍下他們的英姿。

在光鮮的外表下面，是不為人知的艱苦鍛煉。單單是他們這身“威武”的裝備也不是一般人能“駕馭”的了的。這件“衣服”重量起碼有十幾斤，而且前后兩道厚厚的鋼板夾著上身，再戴上至少有五六斤重的防彈頭盔。如果再加上隨身手槍、沖鋒槍、連接式警棍、皮靴、對講機、盾牌等裝備的重量，這一套裝備重量可不少，往往要幾十公斤。看著威風，穿起來可真吃力啊！

可是，畢竟也是血肉之軀，為了在危險面前保護群眾和自身的安全，穿再厚重的防彈衣也是值得的。但是，怎樣才能減少裝備的分量、為我們的戰(zhàn)士減負呢？先來看一下防彈衣的材料和分類。

從材料上來看，防彈衣可分為軟體、硬體和軟硬復合體三種。其中：硬體防彈衣是以特種鋼板、超強鋁合金等金屬材料或者氧化鋁、碳化硅等硬質(zhì)非金屬材料為主體防彈材料，服裝厚重、柔軟性較差、穿著不舒適，有一定的防彈性能但易產(chǎn)生二次破片；軟體防彈衣的材料主要以相當柔軟的高性能紡織纖維為主，它們遠高于一般材料的能量吸收能力，重量輕、質(zhì)地較為柔軟，一般能防住5米以外手槍射出的子彈，但被子彈擊中后變形較大，可引起一定的非貫穿損傷，難以抵御步槍或機槍射出的子彈；還有就是介于兩者之間的軟硬復合式防彈衣。

軟硬復合式防彈衣，以纖維復合材料作為增強面板或插板。它以軟質(zhì)材料為內(nèi)襯、硬質(zhì)材料作為面板和增強材料，柔軟性介于軟體防彈衣和硬體防彈衣之間。既照顧到防彈衣首先應具備的防彈性能，又同時具備一定的服用性能，如盡可能輕便舒適、穿著后不影響人各種動作的完成等。

防彈衣面料的篩選過程，是一個漫長的歷程。

在第二次世界大戰(zhàn)中，彈片的殺傷力增加了80%，這就導致有70%的傷員是因軀干受傷而死亡，英、美兩國開始不遺余力地研制防彈衣?？紤]到使用的方便和舒適，合成纖維材料逐漸取代了傳統(tǒng)的鋼鐵和陶瓷而成為主流防彈材料。

1945年6月，美軍研制成功鋁合金與高強尼龍組合的防彈背心——M12步兵防彈衣。所用的高強尼龍纖維為尼龍66(即“聚酰胺66纖維”)，是剛問世不久的合成纖維，其斷裂強度為5.9～9.5克力/旦（斷裂強度是表示纖維抵抗外力破壞能力的指標，單位為“gf/d”)，約是棉纖維的二倍。

聚酰胺纖維在國內(nèi)被稱作錦綸，在美國稱尼龍，是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維。錦綸有一系列優(yōu)良特性，如耐磨性、回彈性和耐疲勞性等，耐多次變形且疲勞性接近滌綸，比棉花高7～8倍；吸濕性雖低于天然纖維和黏膠纖維，但在合成纖維中其吸濕性僅次于維綸；染色性能好，可使用酸性染料、分散染料等染色。它問世后發(fā)展速度很快，產(chǎn)量長期居合成纖維的首位，直至1972年才被滌綸超過。

但錦綸的缺點是耐光性和耐熱性也較差，容易變形。這種防彈衣能為士兵提供一定程度的保護，但體積較大、重量高（有的重達6公斤），不太適合戰(zhàn)場上作戰(zhàn)的需要。60年代后出現(xiàn)了由芳綸織物取代金屬制成的防彈頭盔和防彈衣。

芳綸全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺”,是絕緣性和抗老化性能良好的合成纖維，其強度、模量、韌性均比鋼絲優(yōu)秀，但重量只有鋼絲的20%左右。芳綸還可分為兩種——對位芳酰胺纖維和間位芳酰胺纖維。前者發(fā)展較快，產(chǎn)能主要集中在日本和美國、歐洲，如杜邦的Kevlar、帝人的Twaron、Technora以及泰和新材的Taparan等。芳綸防彈衣、頭盔的輕量化有效提高了軍隊的快速反應能力和殺傷力，美、英等發(fā)達國家的防彈衣均為芳綸材質(zhì)，芳綸也成為重要的國防軍工材料。在海灣戰(zhàn)爭中，美國、法國的飛機大量使用了芳綸復合材料。近年來，輪胎業(yè)也開始大量使用芳綸簾線來減輕重量，減少滾動阻力。

之后，一種性能更好的材料被用作防彈裝備，那就是超高相對分子質(zhì)量聚乙烯——PE纖維。

PE纖維出現(xiàn)在上世紀80年代初，有很高的軸向比拉伸強度和剛度，比強度、比能量吸收性能在所有纖維中是最高的，耐低溫、耐紫外光、耐水性能極佳，不易降解。因強度是鋼鐵的15倍，有人比喻其“輕薄如紙、堅硬如鋼”。

在防護領域，PE纖維取代芳綸是一種必然趨勢，主要原因在于其出色的防彈性能：在防低速彈方面，PE纖維防彈性能高出芳綸30%左右；在防高速彈方面，PE纖維的性能是芳綸的1.5～2倍。

不過，PE纖維的耐溫等級遠不如芳綸。PE纖維防護產(chǎn)品的使用溫度在70℃以內(nèi)，到150℃以上PE纖維會熔化，而芳綸纖維的這兩項數(shù)據(jù)分別是200℃和500℃。

現(xiàn)在世界各國的PE纖維防護產(chǎn)品的應用主要集中在人員防護，如PE纖維防彈衣、防彈頭盔，重量較輕，便于穿戴后的人員從事各種活動?，F(xiàn)在美軍裝備的“攔截者”防彈衣系統(tǒng)主要由軟質(zhì)的防彈背心加上硬質(zhì)的防彈插板組成，面料就是PE纖維，這樣的防彈衣要輕巧很多，而且防彈效果更好。美國海軍陸戰(zhàn)隊所使用的頭盔也是用PE纖維制造的。目前用于防彈衣的PE材料主要有Spectra或Dyneema，分別由霍尼韋爾公司和荷蘭DSM公司制造。

PE纖維同樣也用于裝備的裝甲防護，最初是在航空裝備上開始的。在相同防護級別下，PE纖維裝甲相比金屬裝甲平均可減輕一半以上的重量，同時也不會發(fā)生跳彈二次傷人。作為鋼制裝甲的內(nèi)襯裝甲時，可有效防止碎甲彈造成的鋼裝甲內(nèi)層飛崩致人傷亡。

當然，并不是所有的PE材料都可以制成防彈衣。這就涉及到一種叫做超高相對分子質(zhì)量聚乙烯（UHMWPE），它在結(jié)構(gòu)上與普通聚乙烯相同，但分子量卻要高得多：普通聚乙烯的分子量為2萬～30萬，而超高分子量的聚乙烯為200萬以上。不過，這還不是分子量最高的聚乙烯。因為目前，德國已生產(chǎn)出分子量高達1000萬的超高相對分子量聚乙烯，它是一種新型工程塑料的材料。

目前，世界上UHMWPE纖維的消費結(jié)構(gòu)為：歐美主要用于防彈衣和武器裝備，約占總量的60%～70%，其次是繩纜，約占20%，漁網(wǎng)等約占5%，勞動保護用品大約占5%；在日本超高分子量聚乙烯纖維主要用于繩纜、漁網(wǎng)、防護類，特別是防切割手套。

隨著科學技術的發(fā)展，如今也涌現(xiàn)出一些新型的高科技防彈衣，如防電子防彈衣、蜘蛛絲防彈衣、仿生防彈衣、納米防彈衣和流體防彈衣等。但無論是錦綸、芳綸還是PE纖維、聚氨酯纖維，都會毫無意外地與黑黑的石油扯上關系——因為它們的原料多是從石油、煤炭等提取、制成的。

我國在上世紀90年代成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的PE纖維，其質(zhì)量和性能達到國際最高水平，被國人喻為“爭氣纖維”。如今，在國際高性能有機纖維市場上，中國、美國、荷蘭產(chǎn)品三分天下，中國的PE纖維從原絲制造到加工已與國外水平差距不大，無論是從質(zhì)量上還是數(shù)量上都開始出現(xiàn)于世界排名前列。在可以挽救戰(zhàn)士們性命的“面子”上，我國可以明確地說“是”。2014年12月，我國首支維和步兵營赴南蘇丹執(zhí)行維和任務，中國維和部隊也因此成為中國人民解放軍唯一成建制裝備防彈背心的部隊。這一次，維和營的頭盔并無什么變化，防彈背心卻早已經(jīng)不是背心，而是堪稱鎧甲的重型防彈服——無論是防護面積還是防護能力，都明顯優(yōu)于中國其他維和部隊。