综述：超高分子量聚乙烯：从合成到应用

本综述系统探讨了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的合成挑战与应用进展，重点分析了齐格勒-纳塔（Z-N）、茂金属及后茂金属催化剂体系特性，并深入讨论了其加工改性技术（如压缩/挤出/注射成型）与在生物医学、高强纤维等领域的创新应用。

　　

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是指粘度平均分子量超过1.0×10⁶ g/mol、聚合度不低于36000的线性长链聚乙烯。作为一种半结晶热塑性工程塑料，它具有卓越的耐磨性、抗冲击性、自润滑性、耐化学腐蚀性和生物相容性，被广泛应用于纺织、造纸、食品、化工、医疗、军事等领域。

目前UHMWPE主要通过乙烯均聚或与线性α-烯烃共聚制备，其分子量与性能高度依赖于催化剂体系。现有催化剂主要分为三类：Ziegler-Natta（Z-N）催化剂、茂金属催化剂和后茂金属催化剂。Z-N催化剂因催化活性高、稳定性好、成本低且工艺成熟，已实现工业化生产，但其多活性中心特性导致分子量分布宽，高温反应易引起链缠结，影响加工性能。相比之下，茂金属与后茂金属催化剂属于单中心催化剂，可生成分子量分布更窄的聚合物，减少链缠结，有助于提高机械强度和耐磨性。然而茂金属催化剂合成复杂、活性偏低、需大量助催化剂且成本高；后茂金属则可通过引入不同取代基精确调控聚合物链结构与聚集形态，还能实现乙烯与极性单体共聚，拓展产品多样性，但其负载方式对金属活性中心含量敏感，且对杂质耐受性较差。

UHMWPE的生产不仅需优选催化体系，其加工成型也极具挑战。极高的分子量导致熔体粘度高、流动性差、摩擦系数低和临界剪切速率低，易引起喂料滑移和挤出开裂，限制了传统成型技术的应用。目前主要加工方式包括压缩成型、挤出成型、注射成型和吹塑成型，其中挤出和注射成型对更高分子量原料适用性有限，亟需开发适应不同分子量范围的加工技术。

在Z-N催化剂方面，经过70年发展，其已成为UHMWPE合成中最关键的催化剂之一，主要由主催化剂（如TiCl₄）和助催化剂（如烷基铝）组成，具有合成路线成熟、催化活性高、反应条件温和等优势。

UHMWPE的应用正不断扩展。其优异性能使其成为热门材料，多种产品形式已投入实际使用，尤其在医疗植入物、高强纤维、防护装备等生命科学与健康领域展现出巨大潜力。

总结与展望指出，UHMWPE作为一种新兴高性能特种聚合物，虽备受关注，但在催化剂设计与合成、聚合工艺探索及原材料后处理等方面仍存在诸多科学技术挑战。未来需进一步研究催化剂结构-性能关系，开发高效催化体系，并优化加工工艺，以推动UHMWPE更广泛的应用。

（作者声明无利益冲突，本研究由中国石化扬子石油化工有限公司南京研究院支持。）