超大长径比（＞100）可提高双螺杆挤出机的剪切、分散、混合和输送能力，特别在高分子链解绕方面具有优势。开发的长径比136同向啮合双螺杆挤出机成功应用于超高分子量聚乙烯（UHMWPE）凝胶纺丝，纺丝质量得到显著提升。

  双螺杆挤出机被广泛用于提供添加剂、填料和液体等不同成分的均匀混合，是食品、纤维素浆、高分子化合物、化合物和含能材料连续生产线的核心。挤压是一个连续的过程，包括在螺杆/机筒系统内成型或转化材料，所涉及的机制包括传动传热传质的过程。长径比（L/D）是关系到产品质量和挤压过程中材料流变性能的一个非常重要的因素。增加L/D比可以容易地延长停留时间，从而提高产量、混合能力、模具压力、熔融能力等，但也容易引起降解，影响塑料的塑化和挤出质量。应根据加工材料的物理性能和产品的质量要求，充分利用增加的L/D比的优势。通过对Coperion、Leistritz、Krauss-Maffei等世界顶级挤出机供应商的调查发现，商用双螺杆挤出机的L/D比大多为21?48。对于热敏材料、颗粒材料和没有高质量要求的产品（如废物回收和造粒）的加工，建议选择较小的L/D比。从39到48的大L/D比更适合于需要更高温度、压力和产品质量的材料。L/D比的增加通常是有限的，因为螺杆轴将承受更大的扭矩。由于悬臂梁的结构通常应用于挤出机中，增加L/D比容易导致扫频、异响、抖动、磨损等。超过100的L/D比可以定义为“超大长径比”。超大L/D比对于许多领域是必要的，例如聚合物复合材料/纳米复合材料的复合、纺丝和反应挤出。由于缺乏具有超大L/D比的双螺杆挤出机，人们在这些领域必须采用多个挤出循环。

  超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维以其高强度、低密度、优异的机械性能在军事和工业中得到了广泛的应用。生产超高分子量聚乙烯纤维的凝胶纺丝工艺于1979年开发。在纺丝过程中，将UHMWPE粉末在溶剂中的悬浮液送入挤出机进行加热和溶解，然后通过喷丝板纺丝。通过凝胶纺丝工艺可以有效地实现分子链解开的聚合物晶体，并生产出具有高韧性和高模量的纤维。纤维的理想结构是大分子链完全延伸，只有细长的晶体存在。然而，实际的纤维结构具有非晶区和折叠链，纤维张力集中在非晶区，导致实际强度和理论强度之间存在很大差异。减少分子链的纠缠是实现更好的加工性和更高的模量的关键。UHMWPE纤维的研究活动主要集中在材料配方、挤出工艺和后处理工艺。然而，对用于UHMWPE凝胶纺丝的机器或设备的研究很少。

  双螺杆挤出机具有良好的展开能力，是凝胶纺丝工艺的主要设备。鉴于超大L/D比在改善分子链解缠结方面的优势，本文研究了使用超大L/D比双螺杆挤出机进行凝胶纺丝的可行性。新型支撑元件使双螺杆挤出机的L/D比增加到136成为可能。成功制备了超高分子量聚乙烯凝胶纤维。通过拉伸试验、广角X射线衍射（WAXD）、差示扫描量热法（DSC）和扫描电子显微镜（SEM）对纤维样品进行了表征。研究了溶液浓度、料筒温度和螺杆转速对超高分子量聚乙烯凝胶纤维的停留时间、拉伸性能、热性能和表观形态的影响。将L/D比为36的双螺杆挤出机也用于制备UHMWPE凝胶纤维进行比较。广泛分析了长径比对产品质量和挤出特性的影响。

  以上研究成果以《Gel-spinning of ultra-high molecular weight polyethylene by a twin-screw extruder with an ultra-large length-to-diameter ratio》为题在聚合物加工领域权威期刊Polymer Engineering and Science（DOI: 10.1002/pen.26143）上发表。该论文第一作者和通讯作者为北京化工大学王建教授。