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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,其具有高强、高模、低密度、高柔韧性等特性,在航空航天、军事、安全防护、渔业、绳索、体育等方面有着无可替代的作用。传统制备UHMWPE纤维的方法是凝胶纺丝法和增塑熔融纺丝法。凝胶纺丝法制备得到的纤维虽然性能好,但其工艺流程较长、生产过程对环境产生了一定程度的污染及生产成本高等缺点;增塑熔融纺丝法虽然避免了使用十氢萘等溶剂,但成品纤维里会有残余的蜡状物质影响纤维力学性能。且这两种方法均不能制备粗旦纤维。基于此,本文采用熔融纺丝法制备高分子量聚乙烯(HMWPE)纤维,以期制得高强度的聚乙烯粗旦纤维。本论文采用中等分子量聚乙烯与HMWPE共混改善其流动性,并通过熔融纺丝法制备了 HMWPE粗旦纤维,并对共混树脂和纤维的结构和性能进行了表征。为了提高高分子量聚乙烯的流动性,本文将高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)与HMWPE熔融共混,并添加了少量的聚乙烯蜡、硬脂酸钙和抗氧化剂1010。实验过程发现,LDPE、LLDPE与HMWPE共混挤出物发生熔体破裂现象,共混效果差,难以造粒;HDPE与HMWPE共混挤出物表面光滑平整,流动改性效果较佳。故本文选用HDPE作为主改性剂。采用FTIR、DSC、XRD、POM和熔体指数仪等表征改性料的结构和性能。结果显示:改性后HMWPE的化学结构未发生变化;HDPE和HMWPE相容性较好,改性后HMWPE结晶度降低;改性剂的加入使改性HMWPE树脂较纯HMWPE树脂的晶粒尺寸有所减小;改性HMWPE树脂较HMWPE树脂的熔融指数有较大的提高,流动性有较大的改善。运用熔体指数仪分析原料及改性料的流变特性,结果显示HMWPE的非牛顿指数随温度升高先升高后有所降低,其粘流活化能随着施加的外力增大而减小。通过DSC测量在不同降温速率下的结晶曲线,,研究改性前后HMWPE的非等温结晶动力学,结果显示Avrami和Ozawa方法均不适用于该体系,而莫志深法较适合描述HMWPE和改性HMWPE的非等温结晶动力学;随着改性剂的加入,HMWPE结晶速率有所下降;改性后的HMWPE结晶活化能减小表明其结晶能力减弱。将改性HMWPE树脂在265℃～275℃左右进行熔融纺丝,纺丝压力达20MPa。改变拉伸工艺,研究拉伸温度、拉伸倍率对纤维力学性能的影响。使用SEM、XRD和万能试验机对HMWPE纤维的结构和性能进行表征。试验结果表明:纯高分子量聚乙烯无法正常纺丝,改性后高分子量聚乙烯由于流动性的增强可以进行熔融纺丝;熔纺纤维表面结构平整且致密度较高,结晶度较改性HMWPE树脂有所增大;随拉伸温度的增加,纤维的强度呈先增大后减小的趋势,断裂伸长率减小,最佳拉伸温度为100℃;随着拉伸倍率的增加,纤维的强度增大,断裂伸长率减小,最佳拉伸倍率为5.9倍。当拉伸温度为100℃、拉伸倍率为5.9倍时,HMWPE纤维强度最高可达9.6cN/dtex,断裂伸长率为6.8%。综上所述,本文采用熔融纺丝法成功制备了高强度的HMWPE粗旦纤维。该工艺流程简单,环境友好,提高了生产效率,并能大大节省生产成本。