超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）繊維の高性能化は、高強度高弾性ポリマー繊維分野の重要課題であり、原料の分子量、微細構造および加工経路間の協調メカニズムはまだ明確ではありません。本研究は、異なる分子量の紡糸用UHMWPEを対象とし、ゲル紡糸および多段階伸長という非平衡過程に基づき、原料構造、鎖トポロジーの進化および伸長挙動の内在的関連を体系的に明らかにしました。結果は、単純に分子量を上げるだけでは力学性能の向上には直結せず、その利点は絡み目の解体と配向の再編によって発揮される必要があることを示しています。粒径分布が集中し適度な孔構造の原料は安定したゲルネットワークの形成に有利です。スクリュ温度と回転速度の制御により、異なる初期粘度平均分子量の凍結ゲル繊維は約3.60×10⁶ g/molまで調整可能ですが、異なる温度-せん断経路は非平衡鎖トポロジー構造を導入し、伸長過程でトポロジーメモリー効果を生じ、鎖の柔軟性と力学性能に持続的な影響を与えます。鎖柔軟性の高い中分子量系は高倍率伸長配向の実現に有利です。本研究は高性能UHMWPE繊維の工業的製造に新たな設計思想を提供します。

超高分子量ポリエチレン;ゲル紡糸;トポロジーメモリー効果;伸長動力学;力学性能