超高分子量聚乙烯（UHMWPE或UPE）以其优越的物理机械性能如抗冲击性、耐磨损性、自润滑性、无毒性和耐低温性等性能而应用于医疗、采矿业、油气资源开发、纺织、化工及体育运动器械等领域，特别是在人工关节和耐磨管道方面的应用。但是在使用过程中，一方面因为UPE本身是线性结构，另外一个方面因为导热系数低，磨擦生热使材料温度升高，UPE仍然容易发生蠕变和强度疲劳而影响材料的磨擦等性能。因此本论文从两个大的方面对UPE进行改性:（1）通过添加辐照敏化剂进行辐照交联的方法使UPE形成交联网络，改变UPE的线性结构，使UPE不易产生塑性变形等蠕变现象。（2）提高UPE的导热系数，把因磨擦生热而产生的热量导出，从而降低因温度升高而导致的蠕变，导热部分主要研究包括：UPE本征导热；比较内容中包括添加Al₂O₃制备UPE/Al₂O₃、LLDPE/Al₂O₃和Epoxy/Al₂O₃复合材料；添加碳材料（石墨NG、碳纤维CF和石墨烯GS）制备UPE/NG、UPE/CF和UPE/GS复合材料。具体研究内容及结论如下:1. UPE、TMPTMA/UPE和TPGDA/UPE复合材料通过引入交联助剂TMPTMA和TPGDA到UPE中，后经电子束辐照交联，可保证在降低辐照剂量的同时提高UPE材料的交联程度。通过FTIR和溶胀平衡测试、DSC、电子拉力机、磨擦试验机、SEM对辐照前后的材料的结构、凝胶含量、交联点间分子量、结晶度、力学性能、磨擦性能、磨擦形貌进行了表征和研究。主要结论如下：（a） FTIR和凝胶含量测试结果表明复合材料中均发生了交联反应，TPGDA/UPE和TMPTMA/UPE的凝胶含量均高于纯UPE的凝胶含量，TMPTMA和TPGDA的加入有利于在降低辐照剂量的同时提高UPE的交联程度。（b）辐照后材料的结晶度均有所增加，而且TMPTMA/UPE和TPGDA/UPE的结晶度高于UPE的结晶度，说明TMPTMA和TPGDA这两种交联助剂小分子的加入有利于UPE结晶。（c） UPE材料结晶度的提高和交联度的提高有利于UPE磨擦性能的提高，如1%TMPTMA/UPE（100kGy）和1%TPGDA/UPE（100kGy）的磨损率分别为1.89×10-7mm3/（N m）和4.28×10-7mm3/（N m）,分别为UPE（100kGy）磨损率（4.28×10-7mm3/（N m））的44.2%和100%。表明TMPTMA对于降低UPE的磨损率是有效的，而TPGDA因为增塑作用却几乎没有作用。SEMs的结果也表明1%TMPTMA/UPE（100kGy）的表面最光滑，溶胀平衡实验结果也表明1%TMPTMA/UPE（100kGy）的交联点间分子量（Mc=3141g/mol）低于UPE（100kGy）的交联点间分子量（Mc＝5055g/mol）。2. UPE本征导热通过控制降温程序的方法提高UPE材料的本征导热性能。通过DSC法研究了UPE材料的熔融重结晶过程，主要结论如下：（a）降温速率、保温温度和保温时间均会影响材料的结晶，降温速率越慢，在125℃保温，且保温时间越长越有利于UPE材料结晶度的提高和结晶的规整性。（b）通过DSC法研究发现随机冷却最有利于UPE材料结晶度的提高和熔点的提高，也有利于材料密度的增加和导热系数的提高，拉伸强度有所提高。随机冷却的UPE的导热系数为0.593W/（m K）比10min水压冷的UPE材料的导热系数0.503W/（m K）高17.9%。（c） UPE导热系数的提高是由于UPE中的一个一个球晶连成的晶桥来实现的，即导热提高的机理为结晶晶桥导热机理，随机冷却的方式相当于拓宽了晶桥的宽度，从而有利于导热声子的传递，导热系数提高。3. UPE/Al₂O₃、LLDPE/Al₂O₃和Epoxy/Al₂O₃复合材料对比性研究通过在乙醇熔液共混热压法（UPE和Al₂O₃的粉末混合、包覆、热压法）制备了UPE/Al₂O₃复合材料，并对UPE/Al₂O₃复合材料进行了退火热处理，哈克密炼法制备了LLDPE/Al₂O₃复合材料，真空浇注法制备了Epoxy/Al₂O₃复合材料，研究高结晶材料和低结晶材料、结晶材料和非晶材料、热处理对材料导热性能的影响。通过SEM、TGA、DSC、导热仪、介电谱仪和高阻计对形成的复合材料的分散性、热性能、结晶情况或玻璃化转变温度、导热系数、介电性能和电阻率。主要结论如下：（a）本征导热高的基体，形成的复合材料的导热系数也高。DSC测试表明树脂基体结晶度大小次序为LLDPE<UPE<UPE （热处理），复合材料的导热系数次序为LLDPE/Al₂O₃<UPE/Al₂O₃<UPE/Al₂O₃（热处理）。（b）热处理可以提高结晶复合材料的结晶度和结晶规整性，同时可以提高材料的导热系数。热处理后的UPE/Al₂O₃（100phr）的熔融热比热处理前分别提高了18.5%，熔点提高了3.8℃，导热系数可以提高到了1.960W/（m K），比处理前的导热系数1.554W/（m K）高出约35.4%。（c）无定形聚合物Epoxy的导热系数小于结晶聚合物PE的导热系数，添加相同份数的Al₂O₃填料后导热系数增加的倍数也小。UPE/Al₂O₃（12.0vol%）、LLDPE/Al₂O₃（12.0vol%）和Epoxy/Al₂O₃（13.8vol%）三种复合材料的导热系数分别为1.160W/（m K）、0.909W/（m K）和0.425W/（m K），分别比各自树脂基体的导热系数提高了132.0%、102.4%和72.8%。（d）添加Al₂O₃后，复合材料的热稳定性能都有所提高。UPE/Al₂O₃（100phr）、LLDPE/Al2O（3100phr）和Epoxy/Al₂O₃（100phr）的5%热失重温度为467℃、461℃和366℃，分别比纯基体提高了11.5℃、13℃和34℃。三种复合材料均获得了较好介电性能和电性能。4. UPE/NG、UPE/CF和UPE/GS复合材料用改性的Hummers法制备了氧化石墨烯，氧化石墨烯在水-乙醇溶液的混合液中和UPE混合，水合肼还原，然后再通过热压的方法制备了UPE/GS复合材料。通过在乙醇溶液混合和热压成型的方法制备了UPE/NG、UPE/CF复合材料。研究三种高导热高导电碳材料对于UPE材料导热导电性能的影响。主要结论如下：（a）利用FT-IR、XRD等手段对石墨烯进行了结构表征；利用AFM和TEM对石墨烯形貌进行了表征；用TGA方法研究了其热稳定性，结果表明制备了石墨烯材料。（b）复合材料越致密、导热晶体结构越规整越有利于导热通路的形成。复合材料的导热性能次序为：UPE/NG>UPE/CF>UPE/GS，这与复合材料的结构有关，UPE/NG的结构规整，材料密度随着填料的增加而逐渐增加；UPE/CF复合材料的结构整体上规整，但还是有有一定的团聚现象，但宏观上的TGA测试还是比较均匀的，材料的密度变化不大；UPE/GS复合材料的密度随着GS的增加反而是下降的，GS的加入引入了很多空隙。UPE/NG（60phrNG）、UPE/CF（60phr CF）和UPE/GS（10phr GS）的导热系数为分别为3.257W/（m K）、0.778W/（m K）和0.52W/（m K），分别比UPE的导热系数提高了556.7%、56.9%和4.8%。（c）填料为10phr时，复合材料的导电次序为UPE/CF>UPE/GS>UPE/NG。电导率次序和导热性能次序不一样，导电机理为电子导电，电子可以很容易地跨越界面壁垒，受界面影响不大；而导热机理为逾渗理论，且导热主要以声子导热为主，导热声子很难跨越界面壁垒，受界面影响较大。所以说并不能把导热机理等同于导电机理。