姓名（常州輕工職業技術學院常州 213164）
摘要：隨著尖端科學技術的發展，特別是高速飛行、火箭、宇宙航行、無線電、工程技術等的飛躍發展，對高分子材料的耐熱性提出了越來越高的要求。近年來世界各國科學家正在開發這方面新技術,很多材料已經進行大規模生產。
耐高溫高分子材料一直是大家關注的熱點，本文首先對耐熱高分子材料作一概述，然後從多方面介紹耐熱高分子材料在實際中的應用以及對其未來的展望。
關鍵詞：耐熱高分子耐熱性高分子材料耐熱材料應用
1 耐熱高分子材料
1.1 耐熱高分子材料的定義
耐熱高分子材料一般是指在250℃下連續使用仍能保持其主要物理效能的聚合物材料[1]。在電氣絕+緣材料範疇，通常把使用溫良長期在150℃以上的高分子材料稱為謝熱高分子絕緣材科．
1.2 耐熱高分子材料的影響因素
環境對高分子材料的耐熱程度影響很大，在不同的環境介質中，溫度、應力、作用時間、輻射等，會使高分子材料的效能有很大差別。高分子材料的耐熱程度，主要由耐熱性和熱穩定性表示。耐熱性是指在負荷下，材料失去原有機械強度發生變形時的溫度，其引數如熔化溫度、軟化溫度、玻璃化溫度等。
熱穩定性是指樹料的分子結構在惰性氣體中開始發生分解時的溫度，在空氣中開始分解的溫度稱為熱氧穩定性。一種熱塑性聚合物的耐熱性低於熱穩定性。
1.3 耐熱高分子材料的分類
耐熱高分子材料按結構可分為：
（1）芳環聚合物類，如聚亞苯基、聚對二甲苯、聚芳醚、聚芳酯、芳香族聚酷咬等；
（2）雜環聚合物類，如聚醯亞胺、聚苯并咪唑、喹惡林等；
（3）梯形聚合物，如聚吡咯、石墨型梯形聚合物、菲繞啉類梯形聚合物、喹惡林類梯形聚合物等：
（4）元素有機聚合物類，如主鏈含矽、磷、硼的有機聚合物和其他有機金屬聚合物；
（5）無機聚合物類．
2 高分子材料的耐熱性與結構
2.1 對高分子材料耐熱性的要求
關於高分子材料的耐熱性，至今尚無完全統一的規定，不同研究者往往有不同的解釋[2]。eirich,等人在2023年曾對高分子材料的耐熱性提出三條基本要求:有高熔點和高軟化點；高的抗熱解性；有良好的耐熱氧化性和耐化試學劑性。
但通常首先注意材料的最高工作溫度。實際上，對耐高溫高分子材料的要求不只是這乙個指際，還應指出使用條件、可耐時間以及效能改變的允許範圍等才有意義。例如美國航空宇宙局規定的條件為:
在330 c於空氣中400小時，538 c 下80小時內材料仍保持足夠的機械強度、尺寸穩定性及化學穩定性。當做火箭燒蝕材料時，則要求在1000——10000 c高溫下，在兒秒到兒分鐘的短時間內，應殘留大量的燃燒殘渣並保持其原來的形態。只有提出對溫度、環境、效能等兒方面的要求，才能作為可使用材料的完整指標。
當前合成新的耐高溫高分子材料的要求是:能長時間耐300 c以上高溫，甚至在氧化環境中能長期保持結構的完整性並維持其效能。現有的高分子材料的耐熱性多數低於這個要求，並希望某高分子材料其有導體和半導體比、或加入某些石墨化或金屬活化的組成，使其顯示超導體性。
2.2 耐熱性與高分子結構
關於高分子結鉤與耐熱性之間的關係問題，從2023年以來進行了不少的**[3.4.] ，取得了某些進展，這對耐高溫材料的合成及提高材料的耐熱性，具有一定的指導意義。
但是還存在著很大的盲目性，如把幾十種雜環引進高分子鏈，真正有應用價值的，目前不過十幾種，有的雜環本身就不穩定或很難合成，把它們引入高分子鏈的實際意義並不大[5]。另外對原料**是否豐富，工藝路線、產品成本是否合理，也缺乏足夠的重視，常常停留在多種可能結構的變來變去，有關這方面種經驗教訓值得吸取。
耐高溫高分子材料，首先應該有高的玻璃化溫度(to)和熔點(tm)。多數結晶高聚物的to/tm（k）= 0.58—0.78(約為2/3)。
已知：tm=△h/△s
式中: △h為熱燴，它主要和分子間力有關(如氫鍵、范德華力等)，顯然分子間力越大熔點越高。△s為嫡，與分子的剛性和對稱性有關，分子的對稱性增大，則自由旋轉性小，分子剛性增大△s則減小，熔點公升高。
提高分子剛性即相應提高分子的耐熱性。
從實用力加工角度考慮，曾往往注意提高△h。為了進一步提高耐熱性，首先應考慮限制分子的自由旋轉，增加分子剛性，減小體系的△s。
從合成方法角度考慮，予期提高分子}種勝，借助縮聚反應，用對稱性好的苯環(芳環)或共驪的芳族衍生物，合成聚芳烴或含苯環或芳等環的高分子，是頗有希望的。
3 耐熱性高分子的研究
1973 年春季的美國化學年會在得轉殖斯州的達拉斯召開, 這個年會的有機塗膜及塑料部門會議舉辦的「 高溫高分子的合成與物性」 座談會是獻給亞利桑那大學的 瑪威爾教授的。說是全美所有的耐熱性高分子研究者群賢畢至也並不過分瑪威爾教授今年84 歲, 仍繼續著耐熱性高分子的合成研究, 他是這個領域的首屆一指的人物。由於這方面的功績被授於波頓獎, 上述座談會就是為紀念這次授獎而召開的。
瑪威爾教授在會上作了受獎演說。首先他說: 「 自己一開始並不是對耐熱性高分子的合成抱有特別的興趣, 在50 年代初, 當時自己任伊利諾斯大學教授時, 一天由設在俄亥州戴通的美國空軍雷登.
派塔松基地空軍研究所一位青年中尉到家裡來了, 開口就說他想搞提高分子耐熱性的研究」[6]。
因此, 耐熱性高分子材料的研究是由於作為航空材料的要求而開始的, 這是最大的特徵。其後在50 年代末開始的和所謂的進入宇宙時代相聯絡, 其研究的大部分都是通過空軍及航空宇宙局(nasa)提供研究資金。
高分子的耐熱性的最高限度因其熱分解而被限制住了[7]。並且熱分解是由於高分子主鏈的炭—炭單鍵的斷裂而發生的, 所以耐熱性的最初的目標是在高分子鏈上引入炭以外的原子, 以增大鏈能。這種高分子的代表是聚矽氧烷, 雖然耐熱性的確大些, 但-si-o -骨架的彎曲性比較大, 容易軟化, 因此還渴望能有更新的聚合物出現。
2023年秋在倫敦召開的最初的耐熱性高分子的座談會上, 話題多半是指向這類所謂的「無機高分子」 的研究。瑪威爾本人起初也是從對在高分子鏈上匯入金屬離子的配價鍵的「 螯合高分子」 的研究入手的。然而這種研究不久就行不通了。
其困難是離子性的鍵容易水解, 在合成上不能獲得高分子量的東西, 得不到高分子特有的柔韌的力學性質等。
作為代替它而登場的是在主鏈帶芳香環及雜環的一類有機高分子。首先在2023年由瑪威爾研製出聚苯並咪哇(pbi ), 接著在19655 年杜邦公司的c. e .
斯路格等人發表了均本聚釀亞胺(pi )。有關這些斯路格的聚合物合成出的雖多, 但其中具有以下化學結構的東西最穩定, 加工性也好, 作為實用材料的評價高。
均苯聚酞亞胺(pi) (polypyromelleticimide )
聚苯基哇惡啉(ppq) (polyphenylguinoxaline)
聚苯並咄喃二酮(吡喃酮) （polyimidazopyrolone )
同分異構體6 種
同分異構體2 種聚雙苯咪哇並苯菲繞啉（bbb）(ypolybisbenzoimidazo benzophethroline)
同分異性體6 種
梯型（bbl）同分異構2種
4 耐熱高分子材料舉例研究
4.1 耐熱聚氯乙烯
4.1.1 耐熱pvc的耐熱性能
高分子材料耐熱性能的表徵與測定有多種方法，用dsc法測玻璃化溫度是在無荷重的情況下進行的.但高聚物在實際應用過程中[8]，多受到壓縮、拉伸、彎曲等外力的作用，因此本文選用維卡軟化點和動態力學分析(dma)測試結果來評價耐熱性，以便更正確地反映聚合物材料在實際應用中的受熱變化.
4.1.2 vc/pml共聚產物的耐熱性能
可以預見到，在pvc主鏈中引入pmi結構單元，可以提高共聚物的耐熱性[9]。如圖1所示，pmi用量增加，vsp增大，並在pmi> 15%(重量分數，下同)出現拐點，表明其形態發生了變化.共聚物的dma測試結果見圖2，顯然，耐熱組分pmi含量增加，共聚物鏈的剛性增大，玻璃化溫度(tn)向高溫方向推移，並且在玻璃化轉變前後動態儲能模量的下降幅度減小，耐熱性能提高.
4.1.3 vc/pm1/ an共聚產物的耐熱性能
在cv/pmi二元共聚的基礎上，進一步引入an進行三元共聚. an的加入對提高共聚物的vsp有明顯的效果(圖3)，主要原因是an的加入使pmi單體單元在共聚物中分布變得均勻[10]，共聚物的耐熱性能因而得到提高.固定pmi用量為10%,an用量為10%時，49 n負荷下vsp就高達95 0c; an用量增加到20%時，vsp高達104 0c，表明共聚物具有優良的耐熱性能.
vc-pmlan共聚物的dma測試結果如圖4， an用量增大，共聚物的t0提高，且在玻璃化轉變前後降低的幅度減小.進一步分析發現，an用量高於10%的v側pm刀an三元共聚產物具有兩個內耗(tanδ)峰(圖5)，即具有兩個tg.原因如下:
雖然an的加入使pmi在共聚物中的組成趨於均勻，由文獻[11]可知，當轉化率約45 %時，pmi的瞬時共聚組成降為零，當轉化率約為50%時，an的瞬時組成亦降為零，此後的聚合反應實際上是vc單體的均聚.在5l反應釜中，一般懸浮聚合的轉化率控制在85%左右，因此vc/pm i/an懸浮共聚的最終產物實際上是vc-pmt-an共聚物、少量vc-an共聚物及vc均聚物組成的混合物.忽略少量的vc-an共聚物.
vc-pm}an共聚物與vc均聚物部分相容，當an用量較少時，vc-pmi-an共聚物的量較少，未表現出獨立的tg，當an用量增加，vc-pmi-an共聚物所佔體積百分數增加，因而表現出兩個tg.第乙個tg屬於pvc，而第二個則是vc-pmi-an共聚物的tg.
4.2 高耐熱abs
4.2.1 高耐熱abs的簡介
高耐熱abs原料是五大合成塑料之一[12]，abs的中文名稱為聚合物，首次被發現在第二次世界大戰爆發年,具有良好的抗衝擊性和耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣效能優良，還具有易加工、製品尺寸穩定、表面光澤性好等特點，容易塗裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用於機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建築等工業領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。abs跟據它的效能可分為防火級，阻燃級，抗衝擊級，導電級，透明級，電鍍級，耐高溫級，等品種，加工可以分成為，擠出，注射，真空，吹塑，等其他品種。
高分子材料
高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料。我們接觸的很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠 棉花 人體器官等。人工合成的化學纖維 塑料和橡膠等也是如此。一般稱在生活中大量採用的，已經形成工業化生產規模的高分子為通用高分子材料，稱具有特殊用途與功能的為功能高分子。樹枝，獸皮，稻草等天然...
應用廣泛的高分子材料
教學目標 知識與技能 能舉例說明三大合成材料的結構特點和重要效能 過程與方法 通過對三大合成材料的代表物的結構特點和重要效能的學習，能準確辨析三大合成材料 情感態度價值觀 通過對三大合成材料和我國現有化工合成水平的學習和了解，培養學生的愛國主義情感和對化學學習的興趣,了解高分子材料在國民經濟發展與現...
高分子材料檢測
高分子材料是指以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠 塑料 纖維 塗料 膠粘劑和高分子基複合材料。高分子材料獨特的結構和易改性 易加工特點，使其具有其他材料不可比擬 不可取代的優異效能，從而廣泛用於科學技術 國防建設和國民經濟各個領域。精美檢測中心擁有...