超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種平均分子質(zhì)量在百萬(wàn)以上的聚乙烯材料，它的分子鏈為線性結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)越的耐磨性、超高模量、高韌性、自潤(rùn)滑、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂、化學(xué)穩(wěn)定、抗疲勞、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。UHMWPE優(yōu)異的物理機(jī)械性能使它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦業(yè)及化工等領(lǐng)域。

合成纖維，特別是聚烯烴纖維，由于本身電阻率很大、介電常數(shù)和介電損耗較小，造成電絕緣性好容易積累靜電，這對(duì)其在某些特殊領(lǐng)域內(nèi)使用帶來(lái)不便，甚至?xí)斐砂踩珕?wèn)題。而導(dǎo)電纖維的電阻率降低到和半導(dǎo)體或金屬相同數(shù)量級(jí)，則呈現(xiàn)出優(yōu)良的導(dǎo)電效果和電磁屏蔽效果，在電子、航天航空、軍事等特殊領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前導(dǎo)電纖維或抗靜電纖維常規(guī)制備方法主要包括：摻雜導(dǎo)電物質(zhì)，表面涂敷或吸附可導(dǎo)電物質(zhì)和表面鍍金屬。然而，摻雜導(dǎo)電物質(zhì)會(huì)破壞纖維本身的性能，表面涂敷或吸附導(dǎo)電物質(zhì)得到的纖維導(dǎo)電性不好而且導(dǎo)電層易脫落，化學(xué)鍍金屬雖然能得到導(dǎo)電性很好的纖維，但前處理工藝步驟過(guò)于復(fù)雜，而且使用重金屬離子活化敏化纖維易污染環(huán)境。UHMWPE纖維高度結(jié)晶表面光滑，只有在高溫（大于100℃）下才能被十氫化萘或石蠟油等溶解。而且分子鏈中無(wú)極性基團(tuán)，造成纖維表面極其惰性，難吸附其他物質(zhì)。因而不能用粗化、活化和敏化方法處理纖維來(lái)進(jìn)行化學(xué)鍍，也很難在表面涂敷或吸附上導(dǎo)電物質(zhì)。

多巴胺類聚合物幾乎可以黏附在所有材料表面，讓多巴胺類物質(zhì)在UHMWPE纖維表面聚合生成一層多巴胺類聚合物，從而達(dá)到活化效果。纖維經(jīng)活化后表面富含羥基和胺基，可大量吸附金屬離子，金屬離子同時(shí)被多巴胺類聚合物和還原劑還原，使得纖維表面生成金屬層，制得導(dǎo)電纖維。針對(duì)現(xiàn)有導(dǎo)電纖維制備方法的不足，中科院寧波材料所科研人員利用多巴胺類聚合物強(qiáng)黏附作用活化表面，用化學(xué)鍍實(shí)現(xiàn)表面金屬化，獲得一種可導(dǎo)電、抗靜電且性能優(yōu)越超高分子量聚乙烯纖維，整個(gè)過(guò)程對(duì)環(huán)境友好無(wú)污染。鍍銀纖維具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，其線電阻僅為0.15Ω/cm，可作為導(dǎo)線直接連接在電路中，同時(shí)還具備纖維本身高強(qiáng)力學(xué)性能，可應(yīng)用于外太空、深海等極端環(huán)境中。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Applied Polymer Science（doi: 10.1002/app.38228），同時(shí)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)（申請(qǐng)?zhí)枺?01110175021.3）。

UHMWPE分子鏈的結(jié)構(gòu)單元為-CH2-，表面無(wú)極性基團(tuán)，表面能低，加工過(guò)程中添加劑等雜質(zhì)在表面形成弱邊界層，這些因素都造成UHMWPE表面惰性，與其他樹(shù)脂之間的相容性很差，限制了它在復(fù)合材料方面的應(yīng)用。因此，對(duì)UHMWPE粉末表面進(jìn)行改性，提高它與其他樹(shù)脂之間的相容性以及增大它的表面粘結(jié)性能，是一項(xiàng)具有重要意義的研究課題。針對(duì)現(xiàn)有的UHMWPE表面改性方法的不足，研究人員利用界面縮聚改性UHMWPE表面的方法，在UHMWPE粉末表面生成一層聚脲和/或聚氨酯和/或聚酰胺薄膜，從而有效地改善UHMWPE粉末表面的相容性和粘結(jié)性，同時(shí)不改變UHMWPE粉末本身性能。另外，本發(fā)明的UHMWPE 粉末表面改性方法操作簡(jiǎn)單、對(duì)設(shè)備要求低、處理速度快而且處理效果好，是一種易于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的UHMWPE粉末表面改性方法，相關(guān)技術(shù)已獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)（授權(quán)號(hào)：201110158646.9.）。

為了提高環(huán)氧樹(shù)脂的耐磨性能，利用多巴胺氧化自聚合性質(zhì)，對(duì)UHMWPE粉末進(jìn)行表面改性，制備得到改性粉末，并添加至環(huán)氧樹(shù)脂中制備成耐磨涂層，同時(shí)與添加未改性UHMWPE的環(huán)氧涂層對(duì)比。原始的環(huán)氧涂層由于黏著磨損和疲勞磨損的綜合作用，造成嚴(yán)重磨損，但添加了UHMWPE粉末后，環(huán)氧涂層的磨損狀況發(fā)生了變化。UHMWPE的耐磨性極佳，環(huán)氧樹(shù)脂相對(duì)于它來(lái)說(shuō)是易被磨損物質(zhì)，起到磨粒磨損作用。同時(shí)粉末自潤(rùn)滑性很好，又可以起到潤(rùn)滑作用。當(dāng)涂層產(chǎn)生磨損時(shí)，未改性粉末容易被剝離出來(lái)，少量剝離出來(lái)的粉末在轉(zhuǎn)移膜和涂層表面之間起到潤(rùn)滑劑的作用，自潤(rùn)滑作用占主導(dǎo)，減緩了磨損，因而磨損率較低。多巴胺有效改善了UHMWPE粉末表面惰性，增強(qiáng)粉末與環(huán)氧樹(shù)脂之間的相容性，使得粉末不易被剝離出來(lái)。添加UHMWPE粉末可以穩(wěn)定環(huán)氧涂層的摩擦，降低摩擦系數(shù)和磨損率。改性粉末的總體效果優(yōu)于未改性的粉末，在降低摩擦系數(shù)和磨損率同時(shí)，還增強(qiáng)涂層的抗沖擊韌性。而相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，32（2012）435-443》上。另外UHMWPE經(jīng)表面改性提高了與其他材料的表界面結(jié)合能力，由于其高韌、高強(qiáng)、耐候、高耐磨在海洋材料中得以應(yīng)用。

上述研究工作得到了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863)的支持，項(xiàng)目編號(hào)：(2009AA034605)。