耐热高分子

耐热高分

子

heat-resistant polymers

能在150～300℃范围内长期使用的高分子材料。

根据应用的要求，选用耐热高分子的原则为：①要求在热或热、氧同时作用下不发生化学变化，一般选用元素高分子（如含氟高分子、有机硅高分子）和杂环高分子。

②除用作烧蚀材料外，要求在使用温度下仍保持一定的物理、力学性能，一般选用分子链刚性大的、玻璃化温度较高的材料或适度交联的材料。

在不同温度范围内长期使用的常见耐热高分子有：①耐150～200℃的，有聚砜、聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、耐热酚醛树脂、耐热环氧树脂。②耐200～250℃的，有聚芳砜、聚苯硫醚、聚二烯丙基邻苯二甲酸酯、可熔性聚酰亚胺（聚醚酰亚胺）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(氟46)。③耐250～300℃的，有聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚苯基喹噁啉等。

一般是指在250℃下连续使用仍能保持其主要物理性能的聚合物材料。在电气绝缘材料范畴，通常把使用温度长期在150℃以上的高分子材料称为耐热高分子绝缘材料。环境对高分子材料的耐热程度影响很大，在不同的环境介质中，温度、应力、作用时间、辐照等，会使高分子材料的性能有很大差别。高分子材料的耐热程度，主要由耐热性和热稳定性表示。耐热性是指在负荷下，材料失去原有机械强度发生变形时的温度，其参数如熔化温度、软化温度、玻璃化温度等。热稳定性是指材料的分子结构在惰性气体中开始发生分解时的温度，在空气中开始分解的温度称为热氧稳定性。一般热塑性聚合物的耐热性低于热稳定性。

沿革60年代以来，由于航天技术和军事工业的发展，需要烧蚀材料、耐高温的塑料、薄膜、层压材料、胶粘剂、涂料、耐热抗燃纤维等多种耐热高分子材料，从而大大促进了这类材料的发展，出现了第一个有重要意义的杂环聚合物──聚苯并咪唑。之后，合成新的耐热聚合物骤趋活跃，又先后出现了一批耐热芳杂环聚合物、元素有机聚合物、无机聚合物、梯形聚合物等各种类型的耐热高分子材料。

提高耐热性的措施主要措施有：

①提高分子中原子间的键能；

②增加分子中的环结构和共轭程度；

③增加分子链间的交联程度；

④增加分子的取向度和结晶度；

⑤加入稳定剂。

但在采取上述措施时，则不同程度地降低了可加工性。目前,合成在500℃以上、于空气中能长期使用的高分子材料,仍然是人们追求的目标。然而,耐热高分子材料研究工作的发展趋势，已不是单纯创制耐热等级更高的新品种，而是着重解决提高耐热性与可加工性之间的矛盾，并不断降低成本，以便进一步扩大应用范围。

主要品种耐热高分子材料按结构可分为：

①芳环聚合物类，如聚亚苯基、聚对二甲苯、聚芳醚、聚芳酯、芳香族聚酰胺等；

②杂环聚合物类，如聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚喹□啉等；

③梯形聚合物类，如聚吡咯、石墨型梯形聚合物、菲绕啉类梯形聚合物、喹□啉类梯形聚合物等；

④元素有机聚合物类，如主链含硅、磷、硼的有机聚合物和其他有机金属聚合物；

⑤无机聚合物类。

在芳杂环耐热高分子材料中，以聚酰亚胺和芳香族聚酰胺这两类聚合物发展最快，并已实现相当规模的工业化生产。聚酰亚胺在315℃的空气中，能耐1000h，其高温机械性能仍然良好，且耐磨、耐辐射、耐燃性能优异,短期能经受482℃的高温处理。聚酰亚胺的产品已系列化，有薄膜、层压材料、塑料、纤维、涂料、胶粘剂、浸渍漆、分离膜、泡沫塑料、光致抗蚀剂、半导体器件用绝缘涂层等各种形式，因而在航天、电气、电子等许多工业部门中，都得到了越来越广泛的应用。芳香族聚酰胺已被广泛用作高强度和高模量有机纤维、抗燃纤维、反渗透膜、耐热电气绝缘材料等。各国为了解决石棉产品引起的环境公害问题，正在使用芳香族聚酰胺纤维作为石棉的替代品之一，并用于高性能复合材料方面