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与热熔融共混材料相比，由聚合填充工艺制备的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料中，填料粒子分散良好，且粒子与聚合物基体的界面结合也较好。这就使得复合材料的拉伸强度、冲击强度与超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)相差不大，却远远好于共混型材料，尤其是在高填充情况下，对比更加明显，复合材料的硬度、弯曲强度，尤其是弯曲模量比纯超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)提高许多，尤其适用作轴承、轴座等受力零部件。而且复合材料的热力学性能也有较好的改善：维卡软化点提高近30℃，热变形温度提高近20℃，线膨胀系数下降20%以上。因此，此材料可用于温度较高的场合，并适于制造轴承、轴套、齿轮等精密度要求高的机械零件。
采用聚合填充技术还可通过向聚合体系中通入氢或其它链转移剂，控制超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)分子量大小，使得树脂易加工。
美国专利用具有酸中性表面的填料：水化氧化铝、二氧化硅、水不溶性硅酸盐、碳酸钙、碱式碳酸铝钠、羟基硅灰石和磷酸钙制成了高模量的均相聚合填充超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料。另有专利指出，在60℃，1.3MPa且有催化剂存在的条件下，使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)在庚烷中干燥的 氧化铝表面聚合，可得到高模量的均相复合材料。齐鲁石化公司研究院分别用硅藻土、高岭土作为填料合成了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料。
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