UHMWPE的改性品种及研究进展

为了克服UHMWPE表面硬度低、强度不高、热变形温度较低、耐高温性较差及加工困难等缺点，国内外有关单位对其进行了各种改性研究，如交联改性、填充改性、用HDPE、LDPE、LCP共混改性等。

1.提高流动性的品种

（1）UHMWPE/LCP共混合金 加入LCP可大大地改善其流动性，当LCP含量达20%（质量分数）时，熔融指数为8.02g/10min；当LCP的含量30%（质量分数）时，熔融指数可达24.7g/10min，并且还可提高拉伸强度及耐磨性，用通用的成型设备即可加工制品。

（2）UHMWPE/HDPE或LDPE共混合金 用相对分子质量在60万以下的PE组成合金，也可提高流动性，但性能有所下降。为了保持其力学性能及耐磨性，一般PE含量为30%～40%（质量分数）。如UHMWPE/LDPE，其拉伸强度可达38MPa，断裂伸长率为350%，弯曲弹性模量为700MPa，低温冲击强度为550J/m时冲不断，磨耗率为0.4%，各性能基本与原UHMWPE的相当，但可用通用设备进行成型加工。

（3）其他品种 在UHMWPE中加入聚乙烯蜡、固体石蜡等流动改性剂也可提高流动性及临界剪切速率，但冲击强度、拉伸强度及耐磨性均有不同程度的下降。此外，还有填充纳米级层状硅酸盐或加入成核剂来改善流动性的品种。

2.提高耐热性的品种

（1）交联UHMWPE 采用化学交联改性或物理交联改性方法，使UHMWPE形成空间网络结构，从而提高其耐热性及冲击强度，耐磨性可保持不变。如用等离子体交联后，热变形温度可达200℃。(www.xing528.com)

（2）填充UHMWPE 在UHMWPE中填充经偶联处理的无机物，如Al₂O₃、MnO₂、炭黑、滑石粉、高岭土、硅灰石、云母、玻璃微珠等填料，可有效地提高热变形温度。一般填料含量在30%左右，但不同品种填料及配比影响也不同，如Al₂O₃的效果较差，而玻璃微珠效果较好，热变形温度可提高30～40℃，若再加入石墨后热变形温度可达130℃。

各种填料除了具有提高耐热性的功能外，还各具有其他不同的改性作用，如提高抗蠕变性、表面硬度、弯曲强度、刚性、尺寸稳定性、耐磨性等，同时也会降低缺口冲击强度等。其改性程度取决于填料的性质、填充量、填料形态、粒度、分布状态等因素，因此填充改性方法也是UHMWPE的力学性能、耐磨性等性能改性的主要方法。选料时需按各品种具体的性能指标值酌情择取。

3.其他改性品种

（1）耐磨UHMWPE 在UHMWPE中加入经偶联处理的MoS₂、石墨、超细炭黑、超细玻璃微珠、碳纤维、F4等填料，可降低摩擦因数，提高热导率、散热性及耐磨性。

（2）导电、导热UHMWPE 在UHMWPE中加入经偶联处理的铁粉、铜粉、膨化石墨、铝粉等填料可提高导电、导热性能，使其成为抗静电、导电、导热的塑料。

（3）聚合填充UHMWPE 这是一种用复合填充料的改性方法，即将填料经特殊处理后，可得到填料表面直接聚合UHMWPE的填充聚合物复合材料，它克服了传统机械共混方法制造UHMWPE复合材料的困难。这种复合材料不但保持了UHMWPE的优点，而且可提高表面硬度、弹性模量、导热性、热氧降解稳定性等。如UHMWPE/高岭土复合材料的拉伸强度可达30～34MPa（共混填充料的只有23～28MPa），与未改性UHMWPE相比，除拉伸强度及低温冲击强度稍有下降外，其他如热变形温度、弯曲强度及模量、表面硬度等性能均有所增大，且可降低线胀系数。