超高分子量聚乙烯的分子量很大、“线型”长链很长,高分子的长链结构特征必然带来缠结交联。
熔融状态下,超高分子量聚乙烯分子与分子之间产生巨大的抱食力,不能产生流动,更不能制成溶液,是一种无定形橡胶态。
为了制备出能用于生产的流动溶液,就需要加入相对分子量较低、分子链短的溶剂进行溶解稀释,以达到解缠的目的。
因此,超高分子量聚乙烯纤维(超高强聚乙烯纤维)一般不能像普通化学纤维那样采用熔融法生产,而是主要采用凝胶纺丝法。
目前,超高分子量聚乙烯纤维(超高强聚乙烯纤维)凝胶纺丝工艺主要有两大类,分别为干法工艺路线与湿法工艺路线。
干法工艺路线,即高挥发性溶剂干法凝胶纺丝工艺路线,
湿法工艺路线,则为低挥发性溶剂湿法凝胶纺丝工艺路线,
其工艺对比如下:
干法和湿法几乎同时实现商业化,所采用的溶剂种类不同是这两种工艺路线的最大区别。
干法工艺的核心特征是采用易挥发的十氢萘作为溶剂,因而在去除溶剂时采用加热挥发而非萃取的方式,可以降低纤维中溶剂的残留率,相比湿法工艺改善了纤维的抗蠕变性。
但由于十氢萘是一种毒性大、易燃易爆化学品,对环保和安全具有更高的要求。
目前行业内超高分子量聚乙烯纤维(超高强聚乙烯纤维)的生产,美国埃万特和仪征化纤采用干法工艺,
以不易挥发、安全性更高的矿物油作为溶剂的湿法工艺是行业内普遍采用的主流工艺。



