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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是三大高性能纤维之一,探讨其纺丝过程中结构与性能的关系对制备性能优异的UHMWPE纤维具有重要意义。本文使用自主研发的新型UHMWPE树脂,研究了一系列溶剂对其溶解行为,选择良溶剂松节油、聚α烯烃、白油和相对不良溶剂体系白油/橄榄油、白油/大豆油进行了冻胶纺丝-超拉伸试验。发现以聚α烯烃制备的UHMWPE凝胶无法牵伸成丝,由松节油得到的UHMWPE凝胶能得到总牵伸倍数为60的纤维,而白油、白油/橄榄油和白油/大豆油制备的UHMWPE凝胶能得到总牵伸倍数为180的纤维。对各纤维力学性能研究表明,使用溶剂体系为白油和橄榄油5:5得到的纤维(pe-bg5:5-fiber)力学性能最佳,断裂强度为43.9 c N/dtex,初始模量为1887c N/dtex;以松节油为溶剂得到的纤维力学性能最差,断裂强度为25.6 c N/dtex,初始模量为1025 c N/dtex。同时,纤维的微观结构参数表明,对于成品纤维来说,结晶度和取向度越高,晶粒尺寸越小,堆积片晶厚度越大,纤维表面越光滑,最终力学性能越好。对不同溶剂体系挤出的凝胶微观结构表征结果表明,聚α烯烃溶剂无法纺丝的主要原因在于其缠结分子量较低,仅为其它样品的四分之一左右,说明其缠结密度很高,分子间作用力过大导致凝胶无法被牵伸。其它能牵伸至较高倍数的凝胶样品的缠结分子量均在4×10~5-5.5×10~5范围。DSC、WAXS和SEM等结果说明,能够使凝胶中UHMWPE分子链形成较小尺寸的晶粒和堆叠片晶,且片晶之间团簇现象较少的溶剂体系,对纤维高倍热牵伸和晶体结构完善有着更大的优势。