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超高分子量聚乙烯纤维表面改性及其复合材料研究
摘要：
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异性能的高分子材料，其中其高强度、高模量和良好的耐磨性质因具有广泛的应用潜力而受到了广泛的关注。然而，由于其表面特性的限制，UHMWPE在某些应用中仍然存在着挑战，如其表面的低黏附性和难以与其他材料进行黏接等问题。为了克服这些问题，对UHMWPE纤维的表面进行改性已成为当前的研究热点。本文主要综述了超高分子量聚乙烯纤维表面改性及其复合材料的研究现状和未来发展方向。
关键词：超高分子量聚乙烯；表面改性；复合材料
一、绪论
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种属于线性高分子的材料，其相比于普通聚乙烯具有更高的分子量和分子量分布，因而能够表现出卓越的性能。UHMWPE材料在医疗、食品、工业、航空航天等领域中具有广泛的应用前景。尤其在一些高度特化的领域，如体外循环（ECMO）、心脏支架、人工关节的制造等领域，UHMWPE因其热稳定性和化学稳定性得到了广泛地应用。但是，UHMWPE的表面特性限制了其在某些领域中的应用，如其难以与其他材料粘接，表面黏附力不足等问题。为解决这些问题，UHMWPE纤维的表面改性已成为当前的研究热点。
二、超高分子量聚乙烯纤维表面改性的原因
UHMWPE的表面活性差、玻璃转移温度高、微观结构独特导致了其表面具有低能性、易生热损以及固相变形等特性，这些因素将大幅限制其在现代工程领域的应用。因此，对UHMWPE的表面进行改性以提高其表面特性是解决UHMWPE使用局限性的有效途径。
三、UHMWPE纤维表面改性之方法
1.电子束辐照改性法
电子束辐照可以使UHMWPE纤维表面形成大量自由基，从而改善其表面能、黏附性和耐热性等性质。但是，部分研究表明电子束辐照对UHMWPE纤维的性能也会带来不利影响，例如会使其纳米结构发生变化，从而影响其机械性能。
2.离子束辐照改性法
离子束辐照是一种新型的表面改性技术，其通过高能量离子轰击纤维表面的方法来改善其表面活性。反应快速，内部影响小，用于改性材料可以无需预加热，而且可以实现表面微纳米结构的调控，进一步改善了其表面特性。然而，离子束辐照的缺点也显而易见，例如需要显著的设备投入以及卓绝的技术水平。
3.等离子体改性法
等离子体改性技术主要是通过等离子体的化学反应作用于材料表面，其与电子束辐照和离子束辐照技术相比，设备短、反应时间快，且改性效果比前两者都要好。
4.化学改性法
化学方法是表面改性技术的最主流方法之一，可通过化学反应的方式实现表面能的提高、附加反应性官能团的引入等效应，从而提高UHMWPE表面的接受性。但是，化学改性的缺点也是很明显的，例如在改性过程中可能会有毒性物质产生，需要进行良好的处理等。
四、UHMWPE纤维表面改性的应用
在纤维增强复合材料中UHMWPE纤维的应用是开发UHMWPE纤维的又一前景。在改性后，在树脂及其它复合材料基体中UHMWPE纤维的比表面积增加，在复合材料中属于亲水性强基体的分散性及其手感改善。改性后UHMWPE纤维的复合材料的摩擦性，表面光泽度，耐冲性及耐磨性都会有很大提高。
五、结论
总体来讲，UHMWPE纤维表面改性技术是UHMWPE材料应用研究的热点。目前已经应用于多种领域和应用场景。目前已经有多种表面改性方法，如电子束辐照、等离子体改性、化学改性法等。同时，表面改性还可以针对应用需求，如润滑、防腐、防护等功能的设计，让其在特定应用场景得到更完善的应用。未来还有许多未解决的技术问题和瓶颈，如表面粘接和复合材料的性能等问题，需要持续关注和研究。