Die Hochleistungsverbesserung von ultrahochmolekularen Polyethylenfasern (UHMWPE) ist ein zentrales Problem im Bereich hochfester und hochmoduliger Polymerfasern, während der synergetische Mechanismus zwischen der Molekularmasse des Rohmaterials, der Mikrostruktur und dem Verarbeitungsweg noch unklar ist. Diese Studie untersucht UHMWPE mit unterschiedlichen Molekularmassen für das Spinnen und basierend auf dem nicht-gleichgewichtigen Prozess des Gelspinnens und mehrstufigen Streckens systematisch die inneren Zusammenhänge zwischen Rohmaterialstruktur, Kettentopologieevolution und Streckverhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass eine reine Erhöhung der Molekularmasse die mechanischen Eigenschaften nicht direkt verbessert; die Vorteile müssen durch Entwirrung der Verknüpfungen und Neuorientierung freigesetzt werden. Rohmaterialien mit konzentrierter Partikelgrößenverteilung und moderater Porenstruktur sind günstiger für die Bildung stabiler Gelnetzwerke. Durch Regulierung der Schraubentemperatur und Drehzahl können gefrorene Gelfasern mit unterschiedlichen anfänglichen Scherviskositätsmolekularmassen auf etwa 3,60×10⁶ g·mol^-1 eingestellt werden, jedoch führen unterschiedliche Temperatur-Scher-Wege zu einer nicht-gleichgewichtigen Kettentopologie und erzeugen während des Streckens einen topologischen Memory-Effekt, der die Kettenflexibilität und mechanischen Eigenschaften dauerhaft beeinflusst. Systeme mittlerer Molekularmasse mit höherer Kettenflexibilität begünstigen eine hohe Orientierung beim Strecken. Diese Arbeit bietet neue Designideen für die technische Herstellung hochleistungsfähiger UHMWPE-Fasern.

ultrahochmolekulares Polyethylen; Gelspinnen; topologischer Gedächtniseffekt; Streckkinetik; mechanische Eigenschaften