《一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維》是中國紡織科學研究院於2014年6月13日申請的專利，該專利的公布號為CN104032402A，公布日為2014年9月10日，發明人是李方全、孫玉山、孔令熙、段先泉。該發明屬於紡織領域。
《一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維》所述方法包括：將超高分子量聚乙烯十氫萘溶液通過噴絲板擠出形成紡絲細流，紡絲細流依次經過氣相段、液相段、物理擠壓段、乾燥熱箱段等得到原絲，同時保證從液相段出來的紡絲細絲具有拉伸應力，再對原絲進行高倍熱拉伸，得到單絲纖度低於0.3dtex的超高分子量聚乙烯纖維。該纖維束絲斷裂強度不低於40cN·dtex，模量不低於2000cN·dtex。該發明方法具有降低生產能耗，節能減排、生產成本低等特點，所製備的超高分子量聚乙烯纖維具有優異的品質。該超高分子量聚乙烯纖維用於製備公共安全防護用品、勞保產品、醫用材料，例如防彈防刺服、防爆毯、防爆罐、防扎鞋和防扎鞋底、手術縫合線。
2017年12月11日，《一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維
- 申請人：中國紡織科學研究院
- 申請日：2014年6月13日
- 申請號：2014102646780
- 公布日：2014年9月10日
- 公布號：CN104032402A
- 發明人：李方全、孫玉山、孔令熙、段先泉
- 地址：北京市朝陽區延靜里中街3號
- 分類號：D01F6/04(2006.01)I、D01D10/00(2006.01)I、D01D10/06(2006.01)I、D01D5/00(2006.01)I、D01D13/02(2006.01)I
- 代理機構：北京元中智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：王彩霞
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
超高分子量聚乙烯纖維，是2014年前強質比最高的纖維材料，具有高強高模、質輕（密度小於1）、高能量吸收、化學穩定、耐水、耐光、耐疲勞、耐磨損、耐彎曲、耐低溫、電波易透射等多種優良特性，與碳纖維、芳綸並稱為三大高性能纖維。由於具有以上特殊性質，超高分子量聚乙烯纖維可以用於勞保產品、公共安全防護產品、醫用材料的製備。
2014年前，生產超高分子量聚乙烯纖維多採用“凍膠紡絲”方法，該方法一般包括選擇合適的有機溶劑，在150℃以上的溫度條件下溶解粘均分子量大於100萬的超高分子量聚乙烯樹脂，經過紡絲箱體內的噴絲板噴出後，冷卻凝固形成凍膠絲。根據有無使用萃取劑，主要分為兩種不同的生產技術路線：一條是以高揮發性溶劑溶解超高分子量聚乙烯樹脂，經噴絲組件擠出後，不經過萃取環節形成初生絲的乾法凍膠紡絲技術路線，簡稱乾法技術；另一條是以低揮發性溶劑溶解超高分子量聚乙烯樹脂，經噴絲組件擠出後，經過萃取環節形成初生絲的濕法凍膠紡絲技術路線，簡稱濕法技術。
早期公開的中國專利號第ZL01123737.6公開了高強聚乙烯纖維的製造方法，在噴絲板下方設定半封閉式溫度控制區10-40厘米、溫度在120-320℃，採用該方法得到的纖維纖度在0.5-4.2d。中國專利號第ZL200710177044.1公開了一種乾法製備高性能聚乙烯多絲紗線的方法，溶劑採用二甲苯，該方法提到的溶液從噴絲板擠出後，經過長度為50-110厘米的一段紡絲甬道，經過冷卻風吹掃降溫凝固成型。在中國專利申請號第CN200910126390.6公開了一種超高分子量聚乙烯溶液經過噴絲板噴絲到空氣隙中形成流體細絲，同時施加拉伸比，強調了在噴絲孔中有拉伸比的工藝。國際申請公開號第WO2005/066401A1公開了製備高性能聚乙烯纖維紗線的方法，具體介紹了紡絲溶液經過噴絲板噴出後形成的紡絲細流經過空氣隙段的同時施加牽伸比，然後進行冷卻形成凍膠絲同時進行牽伸除去溶劑，在該申請中，同時強調了使用的噴絲板含有收縮區等幾何形狀，在噴絲孔中具有拉伸比過程。
綜上所述，在2014年6月之前的技術中，生產超高分子量聚乙烯纖維的過程中包含了紡絲溶液從噴絲板出來後經過氣隙段。有的氣隙段起到緩冷作用，保護噴絲板面免受吹風的影響，但是不利於溶劑的擴散及揮發，從而增加溶劑回收成本；有的氣隙段起到牽伸的過程，從而容易引起噴絲板內牽伸，造成纖維條幹不勻且容易在噴絲板面斷裂，影響纖維的最終品質和生產效率。
發明內容
專利目的
《一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維》的一個目的是提供一種超高分子量聚乙烯纖維的製備方法，該方法溶劑回收率高、成本低，得到的聚乙烯纖維具有單絲纖度低、高強度、高模量以及生物相容性好等特性。該發明的另一個目的是提供一種超高分子量聚乙烯纖維，該纖維抱合性能好、生物相容性好。該發明的再一個目的是提供一種超高分子量聚乙烯纖維在防刺、防爆材料以及手術縫合線方面的套用。
技術方案
《一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維》提供一種超高分子量聚乙烯纖維的製備方法，包括如下步驟：
（1）將超高分子量聚乙烯的十氫萘溶液經過噴絲板擠出，形成紡絲細流；
（2）紡絲細流依次經過氣相段、液相段，形成紡絲細絲，紡絲細絲在乾燥熱箱段進行處理，再經後續處理後得到超高分子量聚乙烯纖維；其中，在液相段的出絲口處單絲的拉伸應力不低於2千帕。
優選的，該發明的超高分子量聚乙烯纖維的製備方法的步驟（2）中，在氣相段與乾燥熱箱段之間還包括物理擠壓段。所述的超高分子量聚乙烯的十氫萘溶液中，超高分子量聚乙烯的質量百分比濃度為4％-25％。所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量不低於100萬。所述的噴絲板的孔數為2-2000。所述的氣相段位於噴絲板與液相段之間。所述的氣相段是封閉的；該發明優選採用密封罩密封。
優選的，氣相段位於噴絲板下方、液相段上方，並且噴絲板與液相段密封連線形成具有幾何空間的密封罩。在所述的密封罩上設有進風口和出風口，進風口處和出風口處分別設有閥門和阻尼網。所述閥門和阻尼網分別調節進、出氣量大小及風的均勻性。在氣相段，其進氣量要遠遠小於出氣量，保證溫度在150℃以上的超高分子量聚乙烯十氫萘溶液從噴絲板內擠出來的紡絲細流閃蒸出來的溶劑能夠被快速排出，不在密封罩內滯留。要有足夠的氣相空間保證溶劑進行充分閃蒸，因此密封罩橫截面積和長度要滿足上述需求，即有利於閃蒸出來的十氫萘溶劑形成濃度梯度向四周擴散，從抽氣口處被排出。進風口和出風口的設定方式該領域技術人員可以根據通入氣體的作用以及實際情況等作出選擇。氣相段的空間大小由密封罩的大小來決定，即密封罩的橫截面積和密封罩長度決定。
優選的，所述的密封罩的橫截面積為噴絲板板面面積的1-5倍。優選的，所述的密封罩的長度與橫截面寬度比值為0.2:1-1:1，其優選0.2:1-0.8:1。所述的橫截面的寬度是指橫截面周邊上任意兩點之間的最長連線。在此所述的密封罩的長度是指在紡絲細流行徑方向上密封罩的長度。所述的密封罩的橫截面是指與紡絲細流方向垂直的面。所述的密封罩的橫截面根據噴絲板的形狀而定，可以規則的圓形、方形等，也可以為其他異型。該發明所述的氣相段，氣相空間內氣相組分包括但不限於包括氮氣、二氧化碳、稀有氣體、空氣、水蒸氣、十氫萘氣體等一種或者多種組分組成。所述氣相段的氣相空間溫度10-220℃；優選20-150℃，更優選30-99℃。
在氣相段，紡絲細流經過氣相空間，超高分子量聚乙烯進行充分的紡程解纏和溶劑十氫萘進行充分的閃蒸過程，除去大量的溶劑。經氣相段，紡絲細流含溶劑率低於30％，降低了溶劑回收成本，降低生產能耗，達到節能減排的目的；同時保證紡絲細流具有拉伸應力，使紡絲細流充分解纏並且不會造成噴絲板孔內牽伸，達到纖維條幹均勻性較好且不斷裂的目的。經過氣相段後的紡絲細流直接進入液相段，在液相段充分冷卻固化紡絲細流為紡絲細絲。液相段要有足夠的空間保證紡絲細流進行熱交換，冷卻成型，但是，較大的行程又會對紡絲細流造成阻力，妨礙成型。
優選的，該發明所述的液相段的行程為800-5000毫米，優選1000-3000毫米，更優選1500-2500毫米。所述的液相段的液相溫度比紡絲細流進入液面時的溫度低30-230℃；優選液相段的液相溫度比紡絲細流進入液面時的溫度低50-150℃；更優選液相段的液相溫度比紡絲細流進入液面時的溫度低80-100℃。該發明液相段所用的液相組分為該領域常用的、只要能滿足冷卻紡絲細流成紡絲細絲即可。其優選，所述的液相段的液相組分包括但不限於純淨水、無機鹽水、十氫萘、乙二醇等液體的一種或者多種混合物。
紡絲細流經過液相段形成紡絲細絲，液相段出絲口處單絲所受的拉伸應力要足夠大，防止超高分子量聚乙烯大分子鏈回纏，同時又能避免液體的擾動對紡絲細流均勻性的影響。在紡絲細流不被損傷的情況下：優選的，在液相段出絲口處單絲的拉伸應力不低於5千帕；更優選不低於8千帕，最優選不低於10千帕。在液相段出絲口處的單絲的拉伸應力能保證單絲不被拉斷即可。所述物理擠壓段的擠壓方式可以採用該領域已有的擠壓設備。譬如：壓輥、刮板等其中的一種或多種的組合。在物理擠壓段進行擠壓時，於紡絲細絲施加的力在0.05-1兆帕。該發明所述物理擠壓，壓輥施加紡絲細絲的力優選0.1-0.8兆帕，更優選0.25-0.5兆帕。該發明所述物理擠壓，刮板施加紡絲細絲的力優選0.1-0.5兆帕，更優選為0.3兆帕。
通過所述的物理擠壓過程後，紡絲細絲粘並率在1％-50％；優選5％-20％；更優選5％-10％。紡絲細流從液相段出來形成紡絲細絲，該細絲表面會帶有大量的液體，通過物理擠壓段，既能擠出紡絲細絲表面從液相段帶出來的液體，也增加紡絲細絲的粘並率（絲與絲之間橫向粘連叫粘並，粘並率通常指含有粘並絲的百分率），增強細絲之間的抱合能力，不僅有利於降低纖維加工過程中的上油率，而且降低了在後續的高倍熱拉伸環節中毛絲產生率和斷頭率。免去傳統工藝中在纖維牽伸過程中上油劑環節或者降低纖維牽伸過程中上油率，實現對纖維後續的高倍熱拉伸過程，提高纖維品質，降低生產成本。
通過物理擠壓段，紡絲細絲表面含有液體較少，細絲絲束抱合性進一步提高，這時進入乾燥熱箱內部，進一步乾燥，在乾燥的過程中，施加足夠的牽伸比，該牽伸比根據細絲絲束抗拉能力和乾燥熱箱溫度、在乾燥熱箱內的行程確定。紡絲細絲在乾燥熱箱內的行程不低於4000毫米；優選不低於8000毫米；更優選不低於10000毫米；最優選不低於20000毫米，但是不超過500000毫米。在乾燥過程中的溫度不低於90℃；優選不低於100℃；更優選不低於110℃；最優選不低於120℃，但是不高於150℃。在乾燥過程中，拉伸所述紡絲細絲，同時施加的牽伸比不低於5倍。紡絲絲束在乾燥熱箱內除去溶劑，使其含溶劑率低於25ppm。
一種超高分子量聚乙烯纖維，該纖維單絲纖度低於0.3dtex，束絲斷裂強度不低於40cN·dtex，模量不低於2000cN·dtex。一種上述超高分子量聚乙烯纖維在製備勞保用品、公共安全防護用品、或醫療用品等方面的套用。所述的勞保用品包括防扎鞋、防扎鞋墊等。所述的公共安全防護用品包括防彈防刺服、防爆毯、防爆罐等。所述的醫療用品包括手術縫合線等。
改善效果
《一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維》所述方法經過噴絲板擠出形成紡絲細流，紡絲細流依次經過氣相段、液相段、物理擠壓段、乾燥熱箱段等進行溶劑閃蒸、冷卻成型、乾燥等過程，同時保證從液相段出來的紡絲細絲具有拉伸應力，得到的原絲纖度低，結合後續高倍熱拉伸過程，最終產品單絲纖度低於0.3dtex的高性能聚乙烯纖維。利用該方法得到的纖維，製備的勞保產品、公共安全防護用品、醫療用品滿足市場需求。
在液相段和乾燥段之間增設物理擠壓段，通過物理擠壓段，既能擠出紡絲細絲表面從液相段帶出來的液體，也增加紡絲細絲的粘並率，增強細絲之間的抱合能力，不僅有利於降低纖維加工過程中的上油率，而且更進一步的降低了在後續的高倍熱拉伸環節中毛絲產生率和斷頭率。
總之，該發明的製備超高分子量聚乙烯纖維的方法，其溶劑回收率高，成本低，節能降耗，適合現代工業化生產；乾燥環節不需要或者很少需要油劑，降低生產成本，得到的纖維生物相容性好、單絲纖度低且綜合性能好。
權利要求
1.一種超高分子量聚乙烯纖維的製備方法，包括如下步驟：
（1）將超高分子量聚乙烯的十氫萘溶液經過噴絲板擠出，形成紡絲細流；
（2）紡絲細流依次經過氣相段、液相段，形成紡絲細絲，紡絲細絲在乾燥熱箱段進行處理，再經後續處理後得到超高分子量聚乙烯纖維；其中，在液相段的出絲口處單絲的拉伸應力不低於2千帕，優選不低於5千帕；更優選不低於8千帕，最優選不低於10千帕。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於：步驟（2）中，在氣相段與乾燥熱箱段之間還包括物理擠壓段。
3.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於：在物理擠壓段進行擠壓時，於紡絲細絲施加的力在0.05-1兆帕。
4.如權利要求2或3所述的製備方法，其特徵在於：所述物理擠壓段的擠壓方式包括壓輥、刮板其中的一種或其組合；優選的，所述物理擠壓段，壓輥施加紡絲細絲的力為0.1-0.8兆帕；更優選0.25-0.5兆帕；刮板施加紡絲細絲的力為0.1-0.5兆帕；優選為0.3兆帕。
5.如權利要求2-4任一項所述的製備方法，其特徵在於，通過所述的物理擠壓過程後，紡絲細絲粘並率在1％-50％；優選5％-20％；更優選5％-10％。
6.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的氣相段採用密封罩密封；優選的，氣相段位於噴絲板下方、液相段上方，並且噴絲板與液相段密封連線形成具有幾何空間的密封罩。
7.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述的密封罩的橫截面積為噴絲板板面面積的1-5倍；所述的密封罩的長度與橫截面寬度比值為0.2:1-1:1，其優選0.2:1-0.8:1。
8.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述氣相段的氣相空間內氣相組分包括氮氣、二氧化碳、稀有氣體、空氣、水蒸氣、十氫萘氣體一種或者多種組分組成。
9.如權利要求1-8任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述氣相段的氣相空間溫度10-220℃；優選20-150℃，更優選30-99℃。
10.如權利要求1-9任一項所述的製備方法，其特徵在於：紡絲細流在液相段的行程為800-5000毫米，優選1000-3000毫米，更優選1500-2500毫米。
11.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於：所述的液相段的液相組分包括純 淨水、無機鹽水、十氫萘、乙二醇等液體的一種或者多種混合物。
12.如權利要求1-11任一項所述的製備方法，其特徵在於：所述的液相段的液相溫度比紡絲細流進入液面時的溫度低30-230℃；優選液相段的液相溫度比紡絲細流進入液面時的溫度低50-150℃；更優選液相段的液相溫度比紡絲細流進入液面時的溫度低80-100℃。
13.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於：紡絲細絲在乾燥熱箱內的行程不低於4000毫米；優選不低於8000毫米；更優選不低於10000毫米；最優選不低於20000毫米，但是不超過500000毫米。
14.如權利要求1或13所述的製備方法，其特徵在於：在乾燥過程中的溫度不低於90℃；優選不低於100℃；更優選不低於110℃；最優選不低於120℃，但是不高於150℃。
15.一種超高分子量聚乙烯纖維，該纖維單絲纖度低於0.3dtex，束絲斷裂強度不低於40cN·dtex，模量不低於2000cN·dtex。
16.一種權利要求15所述的超高分子量聚乙烯纖維在製備勞保用品、公共安全防護用品、或醫療用品等方面的套用。
17.如權利要求16所述的套用，其特徵在於：所述的勞保用品包括防扎鞋、防扎鞋墊；所述的公共安全防護用品包括防彈防刺服、防爆毯或防爆罐；所述的醫療用品包括手術縫合線。
實施方式
實施例1
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積50.24平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的1.1倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的0.2，即17毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度99℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有10℃純淨水的箱內，紡絲細流在該箱內的行程2500毫米，該箱出絲口處單絲所受拉伸應力8千帕，紡絲細絲經過五組壓輥，每組壓輥對紡絲細絲所施加的力為0.5兆帕，絲束粘並率5％，紡絲細絲進入乾燥熱箱段後卷繞，最後進行後紡高倍熱拉伸，紡絲細絲在乾燥熱箱內的行程20米，溫度120℃，乾燥牽伸比6倍。最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例2
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積50.24平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的2倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的0.8，即91毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度150℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，其他過程與實施例1相同，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例3
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積200.96平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的4倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的1倍，即320毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度220℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有-10℃十氫萘的箱內，其他過程與實施例1相同，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例4
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積200.96平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的4倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的1倍，即320毫米，空氣通過進氣口進入，密封罩內溫度30℃，空氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有0℃無機鹽水的箱內，其他過程與實施例1相同，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例5
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積200.96平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的4倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的1倍，即320毫米，密封罩進氣口閥門關閉，即外界無氣體進入，密封罩內溫度150℃，閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，其他過程與實施例1相同，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例6
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積50.24平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的1.1倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的0.2，即17毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度10℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有-20℃乙二醇水溶液的箱內，其他過程與實施例1相同，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例7
將25％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量100萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，液相段液體為十氫萘，液相十氫萘的溫度比紡絲細流進入液相段液面時的溫度低100℃，其他工藝按照實施例1，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例8
將4％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量1000萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，液相段液體為無機鹽水，液相無機鹽水的溫度比紡絲細流進入液相段液面時的溫度低50℃，紡絲細流在此段行程為1500毫米，其他工藝按照實施例1，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例9
將15％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量400萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，液相段液體改為乙二醇，液相乙二醇的溫度比紡絲細流進入液相段液面時的溫度低150℃，紡絲細流在此段行程為800毫米，其他工藝按照實施例1，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例10
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積50.24平方厘米，該氣相段橫截面積（為圓形）為噴絲板板面面積的1.1倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的0.2，即17毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度99℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有10℃純淨水的箱內，紡絲細流在該箱內的行程5000毫米，該箱出絲口處單絲所受拉伸應力5千帕，紡絲細絲經過七組壓輥，每組壓輥對紡絲細絲所施加的力為0.25兆帕，絲束粘並率10％，紡絲細絲進入乾燥熱箱段後卷繞，最後進行後紡高倍熱拉伸，紡絲細絲在乾燥熱箱內的行程20米，溫度120℃，乾燥牽伸比7倍。最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例11
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積50.24平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的1.1倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的0.2，即17毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度99℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有10℃純淨水的箱內，紡絲細流在該箱內的行程3000毫米，該箱出絲口處單絲所受拉伸應力5千帕，紡絲細絲經過刮板，刮板施加紡絲細絲的力在1兆帕，絲束粘並率10％，紡絲細絲進入乾燥熱箱段後卷繞，最後進行後紡高倍熱拉伸，紡絲細絲在乾燥熱箱內的行程8米，溫度120℃，乾燥牽伸比5倍。最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例12
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲組件擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積50.24平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的1.1倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的0.2，即17毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度99℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有10℃純淨水的箱內，紡絲細流在該箱內的行程800毫米，該箱出絲口處單絲所受拉伸應力10千帕，紡絲細絲經過刮板，刮板施加紡絲細絲的力在0.05兆帕，絲束粘並率5％，紡絲細絲進入乾燥熱箱段後卷繞，最後進行後紡高倍熱拉伸，紡絲細絲在乾燥熱箱內的行程400米，溫度120℃，乾燥牽伸比8倍。最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例13
將7％（質量百分比）的超高分子量聚乙烯（粘均分子量600萬）十氫萘溶液通過紡絲箱體內的噴絲板擠出，經過氣相段，噴絲板板面面積50.24平方厘米，該氣相段橫截面積為噴絲板板面面積的1.1倍，氣相段長度為密封罩橫截面寬度的0.2，即17毫米，氮氣通過進氣口進入，密封罩內溫度99℃，氮氣和閃蒸出來的十氫萘從吸風口內抽出，紡絲細流進入到含有10℃純淨水的箱內，紡絲細流在該箱內的行程1000毫米，該箱出絲口處單絲所受拉伸應力10千帕，紡絲細絲經過五組壓輥，每組壓輥對紡絲細絲所施加的力為0.5兆帕，絲束粘並率5％，紡絲細絲進入乾燥熱箱段後卷繞，最後進行後紡高倍熱拉伸，紡絲細絲在乾燥熱箱內的行程10米，溫度130℃，乾燥牽伸比6倍。最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例14
提高液相段出絲口處單絲所受拉伸應力至20千帕，其他工藝按照實施例13，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例15
提高液相段出絲口處單絲所受拉伸應力至50千帕，其他工藝按照實施例13，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例16
提高液相段出絲口處單絲所受拉伸應力至100千帕，其他工藝按照實施例13，最終經過後紡牽伸得到的纖維性能指標見表1。
實施例17
採用實施例1得到的超高分子量聚乙烯纖維製備無紡布，經過檢測，防刺、防彈性能達到NIJ0101.06LevelⅢA級，可以用其製備防彈防刺服、防爆毯、防爆罐、防扎鞋和防扎鞋底。
實施例18
採用實施例12得到的超高分子量聚乙烯纖維製備無紡布，經過檢測，防刺、防彈性能達到NIJ0115.00LevelⅢ級，可以用於製備防彈防刺服、防爆毯、防爆罐、防扎鞋和防扎鞋底。
實施例19
採用實施例5得到的超高分子量聚乙烯纖維製備手術縫合線，經過檢測，生物相容性好、強度高、耐磨性好、易於縫合和打結。
實施例20
採用實施例16得到的超高分子量聚乙烯纖維製備手術縫合線，經過檢測，生物相容性好、強度高、耐磨性好、易於縫合和打結。
實施例 | 原絲含 溶劑量 /ppm | 成品纖維 單絲纖度 /dtex | 成品纖維束絲強度/cN·dtex | 成品纖維束 絲模量/ cN·dtex | 成品纖維 斷裂伸長 率/% | 成品纖維條幹不勻率/% |
實施例1 | 24 | 0.29 | 41 | 2001 | 2.99 | 2.91 |
實施例2 | 22 | 0.29 | 41 | 2001 | 2.99 | 2.89 |
實施例3 | 22 | 0.29 | 41 | 2001 | 2.99 | 2.8 |
實施例4 | 22 | 0.29 | 41 | 2001 | 2.99 | 2.9 |
實施例5 | 23 | 0.25 | 42 | 2010 | 2.99 | 3.01 |
實施例6 | 20 | 0.2 | 43 | 2020 | 2.5 | 2.1 |
實施例7 | 23 | 028 | 40 | 2000 | 2.85 | 2.87 |
實施例8 | 23 | 02 | 46 | 2600 | 2.56 | 2.1 |
實施例9 | 23 | 0.21 | 45 | 2350 | 2.59 | 2.41 |
實施例10 | 19 | 0.18 | 49 | 2620 | 2.13 | 3.1 |
實施例11 | 20 | 0.29 | 40 | 2000 | 3.05 | 2.9 |
實施例12 | 21 | 0.28 | 41 | 2015 | 3.33 | 3.01 |
實施例13 | 22 | 0.28 | 40 | 2005 | 3.29 | 2.98 |
實施例14 | 21 | 0.25 | 42 | 2001 | 2.87 | 3.5 |
實施例15 | 20 | 0.2 | 46 | 2361 | 2.6 | 3.6 |
實施例16 | 18 | 0.1 | 52 | 2810 | 1.99 | 3.81 |
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種製備超高分子量聚乙烯纖維的方法及纖維》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
