粘均分子量大于150万的聚乙烯（PE）称为超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。超高分子量聚乙烯是一种新型工程塑料，极高的分子量赋予UHMWPE许多普通PE无法比拟的优异性能。比如耐腐蚀性能好、强度高、耐冲击、耐磨损且自润滑性能优异、抗黏附和不结焦等优点，特别是耐磨性居塑料之冠，在国外被赋予“惊异塑料”之称。然而，UHMWPE分子量十分巨大，大分子链的流动性非常差，粘度极高，导致其加工非常困难。目前，UHMWPE的加工方法主要有凝胶纺丝、压制-烧结、注射成型、螺杆挤出、柱塞挤出等。但由于UHMWPE熔体的高粘度、低临界剪切速率、摩擦系数低等缺点使得目前采用的常用加工方法都存在弊端，限制其广泛应用。为改善流动性，通常采用加改性剂的方法，但过多改性剂的加入严重影响UHMWPE的优良性能，且需对设备进行改进，限制了其通用性。UHMWPE的加工性能取决于其长链的运动状态。在熔融态下，长链缠结，松弛缓慢；在结晶态下，缠结点减少。聚乙烯（PE）有三种晶型：正交、六方和单斜。六方晶型为伸展链结构，片晶厚度大，链流动性比其他相态高。然而，平衡过程中，六方晶仅在高温高压下（>240℃，>360MPa）稳定存在，实际加工中很难满足如此严苛的条件。考虑到UHMWPE分子链尺寸巨大，决定了其相变要比小分子材料“慢”得多，其最终热力学稳定态很难达到，因而相变过程中可能存在亚稳态。Keller等人在研究中高分子量聚乙烯时发现在低温低压下会出现亚稳性现象，即产生类似流动性好的六方晶态的相态出现，且可顺利挤出表面光滑的PE棒材。　　 本文根据亚稳性理论，针对UHMWPE分子特点，采用高压毛细管流变仪柱塞挤出加工UHMWPE，研究了UHMWPE的亚稳性现象，并在流动性好的亚稳态下加工UHMWPE，探讨了加工影响因素。为超高分子量聚乙烯的加工方法提供了新的思路，为解决其加工困难提供理论依据和参考数据。实验结果表明，在加工超高分子量聚乙烯过程中会出现亚稳性现象，此时UHMWPE会被顺利挤出，表面光滑，不会出现熔体破裂。对于分子量为350万的UHMWPE，发生亚稳性现象的温度窗口为154-157℃，且分子量增大，温度窗口向高温移动，但在速率恒定条件下，所需挤出压力变化不大；在温度窗口内，温度越高，发生亚稳性现象的临界柱塞速率越小；恒定温度时，挤出压力随着柱塞速率的增大而减小；恒定速率时，挤出压力随着温度的升高而降低；毛细管长径比越大，越容易诱导亚稳性现象发生，所需挤出压力越小；在升、降温两个加工过程中，都可以观察到亚稳性现象。DSC测试表明，在温度窗口下，经毛细管挤出加工出的UHMWPE制品比远远高于熔点的高温下加工的产品的结晶度有明显的提高。通过SEM观察UHMWPE棒材横截面表面形貌得出，通过亚稳性现象加工的制品的熔融缺陷现象严重，可以观察到明显的颗粒边界形貌，摩擦实验进一步证实在恒定条件下，亚稳态样品要比传统加工出的UHMWPE棒材的磨损量大，这说明通过亚稳性现象加工方法来加工UHMWPE还存在不足，需要从材料本身改性及加工工艺方面深入探索研究，达到在加工、性能等各方面都优异的目的。