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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有很高的强度和韧性,同时具有非常好的耐化学腐蚀、耐磨、耐弯曲等性能,广泛地应用于绳索、军事装备以及航空航天产品中。工业上生产UHMWPE纤维的方法主要是凝胶纺丝法,但是凝胶纺丝法制备工艺复杂,需要大量溶剂,加大了生产成本,造成环境污染;相较于凝胶纺丝法,熔融纺丝法具有制备工艺简单、产量高、成本低、无污染等优点,因此,近年来受到越来越多学者的关注和研究。初生丝是指熔融纺丝过程中经过挤出卷绕、但未经过二次牵伸处理的丝。初生丝的表面质量及力学性能,将直接影响到纤维的性能。由于UHMWPE/HDPE/SiO2共混物在熔融挤出初生丝的过程中,经过喷丝板收敛流道会受到强烈的剪切作用和拉伸作用,而且在不同喷丝板结构以及工艺参数下,熔体在收敛流道中的速度场、剪切速率场、压力场都会发生变化,熔体在挤出口模后会发生不同程度的挤出畸变现象,这些都会对初生丝的性能产生影响。主要研究工作如下:1.利用POLYFLOW软件对UHMWPE/HDPE/SiO2共混物在不同结构的喷丝板流道(收敛角、长径比)内的流动状态进行数值计算,分析在不同喷丝板流道结构下熔体流动的速度场、剪切速率场、压力场的分布情况,计算初生丝在不同结构下的挤出胀大比,并对喷丝板流道结构进行优化设计;2.利用POLYFLOW软件对不同工艺参数(口模加工温度、计量泵转速)条件下,UHMWPE/HDPE/SiO2共混物在喷丝板流道内的流动状态进行数值计算,分析在不同工艺参数条件下熔体流动的速度场、剪切速率场、压力场的分布状况,计算初生丝在不同工艺参数下的挤出胀大比,并对工艺参数进行优化设计;3.利用自制的熔融纺丝实验机研究工艺参数对UHMWPE/HDPE/SiO2共混物熔融挤出初生丝的影响,分别在不同机头加工温度、不同计量泵转速、不同冷却方式、不同卷绕速度的条件下挤出初生丝,测试初生丝的平均抗拉强度、断裂伸长率、以及挤出胀大比,将实验所得结果与数值模拟分析的结果进行比较,对数值模拟结果进行验证,并制定合理的工艺路线,以得到具有较高质量的初生丝。