CN111733465A - 一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法及装置，将改性聚乙烯树脂经喂料机喂入螺杆挤出机中，熔融后依次进入纺丝箱体、喷丝板、环境箱，再经一级或多级牵伸，最后收卷得到熔纺高强聚乙烯纤维。本发明工艺流程短，无溶剂添加，节能环保，制造成本低，制备的纤维强度为20cN/dtex及以上，可用于制备缆索、渔网等海工制品，凉席、坐垫等家纺制品，防切割手套等劳防用品以及防弹衣、防弹头盔等防弹制品。

Description

一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法及装置

技术领域

本发明属于纤维生产技术领域，涉及一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法及装置。

背景技术

高强高模聚乙烯纤维是三大高性能纤维之一，具有优异的断裂强度、耐磨性、耐化学腐蚀等性能，广泛地应用在航天航空、国防军事、海工缆绳、个体防护等领域。目前，国际上生产高强高模聚乙烯纤维的方法主要冻胶纺丝，生产流程长，工艺复杂，能耗高，对环境有一定程度的污染。并且，随着纤维制备技术革新与国内产能扩张，高强高模聚乙烯纤维价格逐渐走低，利润空间进一步压缩。与此同时，环保、低成本的熔纺路线开始受到国内外关注。

一般而言，聚乙烯纤维是通过高倍牵伸使分子链高度取向结晶以获得高强度。然而，目前现有的聚乙烯熔纺技术，大都未能实现高倍牵伸。例如，中国发明专利CN104846451B、CN104250862B、CN103572502B、CN102002769B、CN101476170B、CN101935894A等均对喷丝板挤出的初生纤维直接进行水浴或者冷风冷却，造成预牵伸倍数和初生纤维取向度较低，影响纤维性能。而中国发明专利CN101230501B利用油浴对初生纤维拉伸，不可避免地增加了水洗、干燥环节，纤维表面还有可能残留表面活性剂等成分。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法及装置，采用熔融纺丝方法，通过环境箱缓冷、高倍预牵伸及热辊牵伸的方式，制备出强度为20cN/dtex以上的高强聚乙烯纤维，制备方法节能、环保、成本低。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，该方法包括以下步骤：

1)将聚乙烯树脂加入至螺杆挤出机中，进行混炼熔融；

2)挤出熔体至环境箱中进行预牵伸，依次经过环境箱的保温区、缓冷区及淬冷区后，预牵伸10倍以上；

3)进行热辊牵伸，之后收卷。

进一步地，步骤1)中，所述的聚乙烯树脂在熔体温度为190℃、砝码重量为5kg下的熔融指数为0.1-15g/10min。

进一步地，步骤1)中，所述的聚乙烯树脂为改性聚乙烯树脂。

优选地，所述的改性聚乙烯树脂由茂金属或单活性中心催化体系聚合而成。

或者，所述的改性聚乙烯树脂由HDPE(高密度聚乙烯)、UHMWPE(超高分子量聚乙烯)、石蜡、聚乙烯蜡等中的一种或多种混合制成。

进一步地，步骤1)中，所述的螺杆挤出机内的温度为50-300℃。

进一步地，步骤2)中，所述的保温区的温度为100-200℃，所述的缓冷区的温度为60-100℃，所述的淬冷区的温度为10-60℃，所述的保温区、缓冷区及淬冷区的长度之比为(0.05-0.5):(1-3):(0.5-2)，环境箱内的停留时间为1-60s。

优选地，所述的保温区的长度为0.05-0.5m，缓冷区的长度为1-3m，淬冷区的长度为0.5-2m；环境箱内的停留时间为6-12s，环境箱中牵伸倍数为50倍以上。

进一步地，步骤2)中，所述的环境箱中，加热方式包括热辐射加热、导热油加热、蒸汽盘管加热、气体吹扫加热或液体媒介直接接触加热中的一种或更多种，冷却方式包括导热油冷却、气体吹扫冷却或液体媒介直接接触冷却中的一种或更多种，环境箱中的介质包括空气、氮气、二氧化碳、水蒸汽、烟道气、液态水、盐水、乙二醇或耐高温油中的一种或更多种。

进一步地，步骤3)中，热辊牵伸过程中，总牵伸倍数为5-100倍。

进一步地，步骤3)中，利用多个牵伸热辊进行热辊牵伸；所述的牵伸热辊的温度为10-135℃，并且沿纤维运动方向，多个牵伸热辊的温度依次升高，最低温度10℃及以上，最高温度135℃及以下。

一种基于所述方法的高强聚乙烯纤维熔融纺丝装置，该装置包括依次设置的喂料机、螺杆挤出机、纺丝箱体、喷丝板、环境箱、预牵伸辊、热辊牵伸机构及收卷机，所述的环境箱分为三个区域，包括依次设置的保温区、缓冷区及淬冷区。预牵伸辊用于对环境箱内的丝条进行预牵伸。

进一步地，所述的螺杆挤出机为卧式螺杆挤出机或立式螺杆挤出机，螺杆型式采用单螺杆、同向双螺杆、异向双螺杆、锥形双螺杆或多螺杆，螺杆长径比为20-70；

所述的预牵伸辊设置在环境箱的出口处；

所述的热辊牵伸机构包括一个或多个热辊组件，以进行一级或多级牵伸，每对相邻热辊组件之间存在一定的牵伸倍数，所述的热辊组件包括牵伸热辊以及与牵伸热辊相适配的压辊。

本发明提供了一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，将(改性)聚乙烯树脂经喂料机喂入螺杆挤出机中，熔融后依次进入纺丝箱体、喷丝板、环境箱，再经一级或多级牵伸，最后收卷得到熔纺高强聚乙烯纤维。本发明工艺流程短，无溶剂添加，节能环保，制造成本低，制备的纤维强度为20cN/dtex及以上，可用于制备缆索、渔网等海工制品，凉席、坐垫等家纺制品，防切割手套等劳防用品以及防弹衣、防弹头盔等防弹制品。

相比传统的冻胶纺丝工艺，本发明不添加溶剂，避免了有机溶剂对环境污染，同时省去了脱除溶剂的工艺环节，可节能、环保、低成本制备高强聚乙烯纤维。相比于其他熔融纺丝工艺，本发明将环境箱分为保温区、缓冷区、淬冷区，保温区是熔体在环境箱中发生形变的主要区域，该区保温使熔体保持较好的形变能力，在环境箱顺利实现高倍预牵伸，使分子链进一步取向；缓冷区使丝条缓慢降温，结晶更加完善，提高初生丝质量，具备足够强度使后续拉伸顺利进行；淬冷区使丝条完全固化成型，避免后续发生粘并丝。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明通过设置环境箱，并将环境箱分为保温区、缓冷区、淬冷区，在环境箱中形成一定梯度分布的温度场，使丝条在环境箱中实现稳定高倍牵伸，使分子链形成一定取向，提高初生丝质量，具备足够强度使后续热辊牵伸顺利进行。另外，本发明采用热辊牵伸，相比热液牵伸，免去了干燥或除油工序，而相比热风箱牵伸，传热速率高，纤维受热更加均匀，制备的纤维均匀性更好。

2)本发明高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法的流程简单、节能环保、生产成本低，制备的纤维强度为20cN/dtex以上，可满足家纺织物、养殖网箱、劳动防护、海洋缆绳、防弹材料等需求。

附图说明

图1为本发明中高强聚乙烯纤维熔融纺丝装置的结构示意图；

图中标记说明：

1—喂料机、2—螺杆挤出机、3—纺丝箱体、4—喷丝板、5—环境箱、6—保温区、7—缓冷区、8—淬冷区、9—预牵伸辊、10—牵伸热辊、11—压辊、12—收卷机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝装置，其加工工艺流程为：

将熔融指数为0.1-15g/10min(190℃、5kg)聚乙烯树脂由喂料机1喂入螺杆机挤出机2中进行混炼熔融，螺杆挤出机2采用单螺杆、同向双螺杆、异向双螺杆、锥形双螺杆或多螺杆，螺杆挤出机2类型为卧式螺杆挤出机或立式螺杆挤出机，螺杆长径比为20-70，螺杆挤出机2内温度为50-300℃。

之后经过纺丝箱体3、喷丝板4后挤出熔体进入环境箱5中，在预牵伸辊9的作用下进行预牵伸；环境箱5中，保温区6的长度为0.05-0.5m、温度为100-200℃，缓冷区7的长度为1-3m、温度为60-100℃，淬冷区8的长度为0.5-2m、温度为10-60℃，环境箱内的停留时间为1-60s，环境箱5内预牵伸倍数为10倍以上，优选50倍以上。

最后经过牵伸热辊10并在压辊11的配合下进行一级或多级牵伸后由收卷机12收卷成型，每对相邻牵伸热辊10之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为5-100倍，牵伸热辊10温度依次升高，最低温度10℃及以上，最高温度135℃及以下，最终制备得到高强聚乙烯纤维。

以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。

实施例1：

将熔融指数为15g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为20，温度为50-190℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.05m、温度为100℃保温区，长度为3m、温度为60℃缓冷区，长度为0.5m、温度为10℃淬冷区，预牵伸倍数为80倍，环境箱内的停留时间为19s，最后经过牵伸热辊多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为5倍，牵伸热辊中温度最低的为10℃，温度最高的为135℃，制备得到20cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为茂金属催化剂制备的聚乙烯，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为导热油加热，淬冷区冷却方式为吹风冷却，环境箱中的介质为空气。

实施例2：

将熔融指数为15g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为40，温度为60-240℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.05m、温度为100℃保温区，长度为3m、温度为60℃缓冷区，长度为0.5m、温度为10℃淬冷区，预牵伸倍数为100倍，环境箱内的停留时间为11s，最后经过牵伸热辊多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为5倍，牵伸热辊中温度最低的为10℃，温度最高的为135℃，制备得到26cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为茂金属催化剂制备的聚乙烯，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为导热油加热，淬冷区冷却方式为水冷却，环境箱中的介质为空气。

实施例3：

将熔融指数为0.1g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为70，温度为100-300℃的卧式锥形双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.5m、温度为200℃保温区，长度为3m、温度为100℃缓冷区，长度为2m、温度为60℃淬冷区，预牵伸倍数为10倍，环境箱内的停留时间为60s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为100倍，牵伸热辊中温度最低的为10℃，温度最高的为135℃，制备得到36cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为单活性中心催化剂制备的聚乙烯，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为导热油加热，淬冷区冷却方式为吹风冷却，环境箱中的介质为空气。

实施例4：

将熔融指数为2.5g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为60，温度为60-280℃的立式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.1m、温度为170℃保温区，长度为2m、温度为70℃缓冷区，长度为1m、温度为30℃淬冷区，预牵伸倍数为80倍，环境箱内的停留时间为21s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为8倍，牵伸热辊中温度最低的为20℃，温度最高的为135℃，制备得到29cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为导热油加热，淬冷区冷却方式为吹风冷却，环境箱中的介质为空气。

实施例5：

将熔融指数为2.5g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为60，温度为80-280℃的立式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.1m、温度为170℃保温区，长度为2m、温度为70℃缓冷区，长度为1m、温度为30℃淬冷区，预牵伸倍数为60倍，环境箱内的停留时间为31s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为8倍，牵伸热辊中温度最低的为20℃，温度最高的为135℃，制备得到26cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为蒸汽盘管加热，淬冷区冷却方式为水冷却，环境箱中的介质为空气。

实施例6：

将熔融指数为2.5g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为60，温度为70-280℃的立式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.1m、温度为170℃保温区，长度为2m、温度为70℃缓冷区，长度为1m、温度为30℃淬冷区，预牵伸倍数为100倍，环境箱内的停留时间为11s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为8倍，牵伸热辊中温度最低的为20℃，温度最高的为135℃，制备得到31cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为导热油加热，淬冷区冷却方式为吹风冷却，环境箱中的介质为氮气。

实施例7：

将熔融指数为3.6g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为60，温度为60-270℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.1m、温度为160℃保温区，长度为2m、温度为70℃缓冷区，长度为1m、温度为20℃淬冷区，预牵伸倍数为60倍，环境箱内的停留时间为27s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为7倍，牵伸热辊中温度最低的为20℃，温度最高的为135℃，制备得到27cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为导热油加热，淬冷区冷却方式为吹风冷却，环境箱中的介质为二氧化碳。

实施例8：

将熔融指数为5.6g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为50，温度为60-260℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.1m、温度为160℃保温区，长度为2m、温度为70℃缓冷区，长度为1m、温度为20℃淬冷区，预牵伸倍数为90倍，环境箱内的停留时间为13s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为7倍，牵伸热辊中温度最低的为25℃，温度最高的为135℃，制备得到27cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区、淬冷区加热及冷却方式为气体吹扫，环境箱中的介质为空气。

实施例9：

将熔融指数为5.6g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为50，温度为60-260℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.1m、温度为160℃保温区，长度为2m、温度为70℃缓冷区，长度为1m、温度为20℃淬冷区，预牵伸倍数为110倍，环境箱内的停留时间为6s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为7倍，牵伸热辊中温度最低的为25℃，温度最高的为135℃，制备得到29cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为茂金属聚合聚乙烯，环境箱中保温区、缓冷区、淬冷区加热及冷却方式为气体吹扫，环境箱中的介质为空气。

实施例10：

将熔融指数为8.6g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为40，温度为50-250℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.1m、温度为160℃保温区，长度为2m、温度为70℃缓冷区，长度为1m、温度为20℃淬冷区，预牵伸倍数为110倍，环境箱内的停留时间为6s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为7倍，牵伸热辊中温度最低的为25℃，温度最高的为135℃，制备得到29cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区、淬冷区加热及冷却方式为气体吹扫，环境箱中的介质为空气。

实施例11：

将熔融指数为12.8g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为30，温度为50-220℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.05m、温度为120℃保温区，长度为2m、温度为60℃缓冷区，长度为1m、温度为20℃淬冷区，预牵伸倍数为120倍，环境箱内的停留时间为1s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为7倍，牵伸热辊中温度最低的为25℃，温度最高的为135℃，制备得到24cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区加热形式为蒸汽盘管加热，淬冷区冷却方式为吹风冷却，环境箱中的介质为空气。

实施例12：

将熔融指数为0.7g/10min(190℃、5kg)的改性聚乙烯树脂喂入长径比为56，温度为80-280℃的卧式双螺杆机挤出机，经过纺丝箱体、喷丝板后挤出熔体进入长度为0.2m、温度为180℃保温区，长度为2m、温度为80℃缓冷区，长度为1.5m、温度为20℃淬冷区，预牵伸倍数为30倍，环境箱内的停留时间为34s，最后经过牵伸热辊一级或多级牵伸收卷成型，每对相邻牵伸辊之间存在一定的牵伸倍数，总牵伸倍数为20倍，牵伸热辊中温度最低的为25℃，温度最高的为135℃，制备得到30cN/dtex的高强聚乙烯纤维。

上述改性聚乙烯为HDPE、UHMWPE、聚乙烯蜡、石蜡油共混物，环境箱中保温区、缓冷区、淬冷区加热及冷却方式为气体吹扫，环境箱中的介质为氮气。

以上实施例中所涉及的高强聚乙烯纤维熔融纺丝制备过程及装置的各项参数，均可根据实际情况和实际需求进行选择，例如：

高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法步骤中：

将聚乙烯树脂加入至螺杆挤出机中，进行混炼熔融；挤出熔体至环境箱中进行预牵伸，依次经过环境箱的保温区、缓冷区及淬冷区后，预牵伸10倍以上(例如30倍、50倍、70倍)；进行热辊牵伸，之后收卷。

聚乙烯树脂在熔体温度为190℃、砝码重量为5kg下的熔融指数为0.1-15g/10min(例如1g/10min、5g/10min、10g/10min、12g/10min)。

螺杆挤出机内的温度为50-300℃(例如50-200℃、60-250℃、70-280℃)。

保温区的温度为100-200℃(例如120℃、150℃、180℃)，缓冷区的温度为60-100℃(例如70℃、90℃)，淬冷区的温度为10-60℃(例如20℃、50℃)，保温区、缓冷区及淬冷区的长度之比为(0.05-0.5):(1-3):(0.5-2)(例如0.1:1.2:0.8、0.3:2.8:1.8、0.45:2:1.2)，环境箱内的停留时间为1-60s(例如10s、30s、50s)。

环境箱中，加热方式包括热辐射加热、导热油加热、蒸汽盘管加热、气体吹扫加热或液体媒介直接接触加热中的一种或更多种，冷却方式包括导热油冷却、气体吹扫冷却或液体媒介直接接触冷却中的一种或更多种，环境箱中的介质包括空气、氮气、二氧化碳、水蒸汽、烟道气、液态水、盐水、乙二醇或耐高温油中的一种或更多种。

热辊牵伸过程中，总牵伸倍数为5-100倍(例如10倍、50倍、80倍)。

牵伸热辊的温度为10-135℃，并且沿纤维运动方向，多个牵伸热辊的温度依次升高(例如20℃-50℃-80℃-120℃、30℃-70℃-110℃)。

螺杆挤出机为卧式螺杆挤出机或立式螺杆挤出机，螺杆型式采用单螺杆、同向双螺杆、异向双螺杆、锥形双螺杆或多螺杆，螺杆长径比为20-70(例如30、50、65)。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将聚乙烯树脂加入至螺杆挤出机中，进行混炼熔融；

2)挤出熔体至环境箱中进行预牵伸，依次经过环境箱的保温区、缓冷区及淬冷区后，预牵伸10倍以上；

3)进行热辊牵伸，之后收卷。

2.根据权利要求1所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，步骤1)中，所述的聚乙烯树脂在熔体温度为190℃、砝码重量为5kg下的熔融指数为0.1-15g/10min。

3.根据权利要求2所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，步骤1)中，所述的聚乙烯树脂为改性聚乙烯树脂。

4.根据权利要求1所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，步骤1)中，所述的螺杆挤出机内的温度为50-300℃。

5.根据权利要求1所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，步骤2)中，所述的保温区的温度为100-200℃，所述的缓冷区的温度为60-100℃，所述的淬冷区的温度为10-60℃，所述的长度之比为(0.05-0.5):(1-3):(0.5-2)，环境箱内的停留时间为1-60s。

6.根据权利要求1所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，步骤2)中，所述的环境箱中，加热方式包括热辐射加热、导热油加热、蒸汽盘管加热、气体吹扫加热或液体媒介直接接触加热中的一种或更多种，冷却方式包括导热油冷却、气体吹扫冷却或液体媒介直接接触冷却中的一种或更多种，环境箱中的介质包括空气、氮气、二氧化碳、水蒸汽、烟道气、液态水、盐水、乙二醇或耐高温油中的一种或更多种。

7.根据权利要求1所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，步骤3)中，热辊牵伸过程中，总牵伸倍数为5-100倍。

8.根据权利要求1所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝方法，其特征在于，步骤3)中，利用多个牵伸热辊进行热辊牵伸；所述的牵伸热辊的温度为10-135℃，并且沿纤维运动方向，多个牵伸热辊的温度依次升高。

9.一种基于如权利要求1-8任一项所述方法的高强聚乙烯纤维熔融纺丝装置，其特征在于，该装置包括依次设置的喂料机、螺杆挤出机、纺丝箱体、喷丝板、环境箱、预牵伸辊、热辊牵伸机构及收卷机，所述的环境箱包括依次设置的保温区、缓冷区及淬冷区。

10.根据权利要求9所述的一种高强聚乙烯纤维熔融纺丝装置，其特征在于，

所述的螺杆挤出机为卧式螺杆挤出机或立式螺杆挤出机，螺杆型式采用单螺杆、同向双螺杆、异向双螺杆、锥形双螺杆或多螺杆，螺杆长径比为20-70；

所述的预牵伸辊设置在环境箱的出口处；

所述的热辊牵伸机构包括一个或多个热辊组件，所述的热辊组件包括牵伸热辊以及与牵伸热辊相适配的压辊。

Images