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本文首先总结了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纳米复合材料研究的国内外现状，对不同研究结果进行了对比，指出了现有成果的特点和不足，在此基础上，提出了本文的研究思路与计划，即采用原位聚合和熔融插层两种方法进行纳米复合材料的制备，并采用多种先进的科学仪器手段对制得的UHMWPE纳米复合材料的结构性能进行了表征测试，从理论上对复合材料的结构模型进行了探讨。
在本文中，首先采用原位聚合法，使用活性纳米填料制备了UHMWPE/纳米填料复合材料，考察了填料处理及特性、助催化剂、催化剂、聚合温度、聚合压力及氢气等各种因素对材料制备的影响，研究了聚合反应的动力学曲线，得出了较佳的合成工艺条件；同时，采用多种仪器手段对得到的纳米复合材料进行了结构性能表证，并与纯UHMWPE和填充增强改性UHMWPE的性能进行了对比，考察了填料含量对复合材料的力学性能、耐热性能、耐磨性能的影响，采用扫描电镜对复合材料的微观结构进行了表证，结果表明，纳米填料的加入，复合材料的尺寸稳定性明显提高，力学性能稍有降低，耐热性能有所提高，随填料含量的不同，得到的纳米复合材料性能变化较大，而且填料的团聚现象对材料性能影响较大。
本文也对熔融插层法制备UHMWPE纳米复合材料进行了研究。采用不同的改性单体，通过插层聚合制备了改性的蒙脱土(MMT)，考察了蒙脱土结构的改性过程，并进行了理论分析，发现不同结构性能的改性单体，对改性MMT片层的层间距影响不同，其中以苯乙烯改性效果最为明显；通过熔融插层将UHMWPE插入改性的MMT层间，使MMT层间剥离，制得了UHMWPE/MMT纳米复合材料，并采用XRD、电镜、DSC、流变仪等仪器手段对得到的UHMWPE/MMT纳米复合材料的结构性能进行了表证、讨论，测试了复合材料的可加工性、力学性能、耐磨性能、热性能等指标，发现纳米复合材料在热性能、力学性能等方面变化不大，但流动性能明显改善，随MMT含量的增加，熔融指数明显提高，当MMT含量超过5％时，这种影响不再明显；在此基础上，对插层机理进行了探讨，提出了新的结构模型，认为限制相是UHMWPE解缠结的根本原因。