耐热芳杂环聚合物
什么是耐热芳杂环聚合物
? 芳杂环高分子是指大分子的主链是由苯
环, 萘环等芳环和 /或杂环及一些连接基
团, 如－ O－, － S－, － CO－, － SO2－,
－ CH2－, － C(CH3)2－, — C(CF3)2—, －
COO－, － CONH－等或仅仅以单键连接方
式组成的高分子化合物 。
? 许多芳杂环聚合物是功能高分子材料,
耐热性不是其主要指标
芳杂环聚合物是由美国和前苏联
在 1950年代中期发展起来的一类
耐热高分子材料
? 当时超音速航空和航天器需要高
强、耐热、轻质的材料
芳杂环聚合物发展的推动力
飞行器速度和表面温度的关系
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
0
200
400
600
800
?
?
?
è
/
o
C
? ù ? è / M a ch
由于材料重量的减轻而显示的经济效果
( 每减少一公斤重量所得到的效益，美元）
地面车辆 2.5
小飞机 60
直升飞机 100
波音 747 450
近地卫星 2,0 00
同步卫星 20,00 0
航天飞机 30,00 0
电气绝缘材料由 A 级 （ 105 ℃）提高到 H 级 （ 180 ℃）
对于电机所取得的效果
缩小体积 30 － 50 ％
节约铜 20 ％
节约硅钢片 30 － 40 ％
节约铸铁 25 ％
提高寿命 几—十几倍
芳杂环聚合物发展的推动力
? 高分子科学发展的自然趋势
溶剂
功能高分子
耐热高分子
脂肪族 芳香族
药物
织物
食物染料
燃料
脂肪族芳香族
高分子
低分子
有机化合物
通用高分子
农膜
包装材料
聚合物的玻璃化温度和熔点
聚合物 Tg,℃ Tm,℃
尼龙 6 45
聚苯硫醚 85 285
聚苯乙烯 100
聚四氟乙烯 120 —
聚醚醚酮 143 340
聚碳酸酯 150
聚苯醚 190
聚芳砜 220 —
聚酰亚胺 可以高至 500 多数为非晶态，
Aurum 为 385
1960 年代以来发展起来的芳香，杂环聚合物
芳环聚合物 杂环聚合物
聚苯 聚苯并咪唑
聚苯硫醚 聚苯并恶唑
聚醚砜 聚苯并噻唑
聚醚酮 聚喹恶啉
芳香聚酰胺 聚喹啉
芳香聚酯 （ LCP ） 聚酰亚胺
主要芳杂环高分子及其开发状况
聚合物 结构 研究开发
年代
产业化情况
芳环高分子
聚苯 1945 未产业化
1990 扩试过
聚苯醚 1970 年产数十万
吨
R
O
C H 3
C H 3
聚苯硫
醚
1948，
1972
年产数
万吨
聚砜 1970 年产数
万吨
聚醚砜 1970 数千吨
聚醚酮 1980 千吨级
聚酯 1970 千吨级
S
O C O
C H 3
C H 3
S
O
O
O S
O
O
C O
O
O
O C O
C H 3
C H 3
CC
OO
液晶聚
酯
1980 千吨级
聚芳香
酰胺
1970 数千吨
杂环高分子
聚苯并
咪唑
1960 小批量
聚苯并
噁唑
1960 百吨级
OOCC OO C OO
N HCC
OO
N H
H
H
N
N N
N
O
NN
O
聚苯并
噻唑
1960 未产业
化
聚噁二
唑
1960 未产业
化
聚喹噁
啉
1960 未产业
化
聚喹啉 1960 未产业
化
聚酰亚
胺
1960 数万吨
N
S N
S
N N
O
N N
O
N
N N
N
P h
P h
N
N
P h
P h O
N N
O
O O
O
O
芳杂环聚合物已经成为不可替代的材料
? 是最主要的 H级乃至 C级的绝缘材料
? 特种工程塑料不仅是, 金属的代用品,
而实际上是一类崭新的材料
? 作为先进复合材料的基体树脂，是环氧
树脂后的唯一可用的材料
? 作为功能高分子材料的潜力无限：导电、
分离膜、场致发光材料、光刻胶、液晶
取向剂等
化学热稳定性和物理耐热性
? 化学热稳定性是指聚合物的分解温度，
通常用热失重曲线的开始分解温度 (Td)，
失重 5％ (T 5%)或失重 10％ (T 10%)及在高
温（ 800－ 1000℃ ）剩炭率来表示。
? 物理耐热性是指聚合物的最高使用温度，
用玻璃化温度 (Tg)或软化温度 (Ts)来表
示。
一些芳杂环化合物的分解温度
化合物名称 结 构 分解温度 ℃
萘 570
硫芴 545
联苯 543
二苯醚 538
S
O
2,2'-联萘 518
二苯并呋喃 518
芴 518
喹啉 510－ 535
2－苯基萘 507
三苯胺 502
O
N
N
对四联苯 482－ 504
2,2'-联吡啶 482
四苯基硅烷 482
6－苯基喹
啉
477－ 485
2,2'-联噻吩 474
N N
S i
SS
N
二苯基二苯氧
基硅烷 470－ 490
三苯基对称三
嗪 467
8－苯基喹啉 466
OS iO
N N
N
N
均苯四酰苯
二亚胺 <456
间五苯四醚 455
二苯甲烷 454
二茂铁 454
三苯基氧膦 454
N N
O
O
O
O
O O O O
C H 2
F e
O
P
吩嗪 452-465
1,1'-联萘 452
异喹啉 438－ 463
2,2’-二苯
基苯并二
咪唑
432
1,2-苯基
四氟乙烷
427-440
N
N
N
N
N N
N
H H
C F 2 C F 2
二苯乙炔 421
1,2-二苯乙
烯
418
1,3-苯基二
酞酰亚胺
390
1,2-二苯乙
烷
382
对三苯二
硫醚对三
苯二硫醚
365
CC
C HC H
N
O
O
N
O
O
C H 2 C H 2
S S
对苯二酰
苯胺
354
对苯二酸
二苯酯
353
二苯甲酸
对苯二酚
酯
322
二苯基二
氟代甲烷
318
三苯基硼
烷
316-366
N H O C C O H N
O O C C O O
C O O O O C
C F 2
B
2,5-二苯基 -
1,3,4-恶二唑
304
2,5-二苯基 -
1,3,4-噻二唑
301
2,5-二苯基 -
1,3,4-三唑
279
对三苯二胺 265
二碳酸三苯
酯
<168
NN
O
NN
S
NN
N
H
N H N H
O C O O C O
O O
余
重
％
250 300 350 400 450
- 10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
B
C
D
E
F
温 度 C
由四个苯环稠合成的化合物的热稳定性
（在每个温度各加热七天）
FE
DCB
齐聚苯的熔点
3 213 85 57
4 320 85－ 86 118
5 395 112 －
6 475 147－ 148 216－ 217
7 545 － －
8 － 129－ 131 312－ 320
苯环数目 熔点 ℃
对位 间位 邻位
熔点,℃ 沸点,℃ 分解温度
℃
对位 间位 对位 间位 对位 间位
0 280 260 530
1 68 48 385 372 >410 409
2 110 － 15 462 480 446 446
3 148 4.5 536 536 442 464
4 174 14 445 625 411 450
5 － 21 － 690 － 450
O ( )O n
齐聚苯醚的性能
聚酰胺 熔点
℃
软化点
℃
分解温度
℃
600 520 390－
500
53.2
470 290 410－
480
42.4
470 300 390－
470
31.4
430 270 300－
390
33.8
HH NNOOC C
HNC CO O NH
HNOOC C NH
NN HHC C
O O
分解活化能
千卡 /摩尔
芳香聚酰胺的耐热性
聚芳酯的软化点
聚芳酯 软化点,℃
500
300
280
240
OO
OO
C C
O
OO
C C O
CC
O O
O O
OOC C
O O
耐热高分子的结构设计规律
? 1.在芳杂环链中尽量采用最强的化学键；
? 2.采用的结构在使用条件下不会发生重
排；
? 3.最大限度地采用共振结构；
? 4.所有的环状结构应当具有正常的键角；
? 5.尽可能地采用重键 。
补充规律
1.在苯环的对位连接和邻位连接要比在间位连接有更高
的 Tg,但这些异构体之间的热稳定性并没有太大的差别；
2.具有对称结构的链单元的聚合物具有较高的韧性, 例
如苯环以间位和邻位连接比对位连接的高分子的韧性低,
有大的或不对称的侧基的高分子材料其韧性也较低；
3.用醚链, 硫醚链作为连接基团比用酰胺, 酯, 酮, 砜
,单键, 双键及三键作为连接基团有较低的 Tg,但仍能保
持较高的热稳定性；
4.在大分子链中引入侧基或圈结构 （ Cardo,即环上的一
个原子, 通常是碳原子, 同时又是构成主链的原子 ） 能增
加其溶解性, 但通常不会降低其热稳定性 。
5.氟的引入也能提高聚合物的溶解性, 但不影响 Tg。
芳杂环聚合物的耐热限度
? TGA的最高分解温度为 600℃ 左右，但实
际上在 400℃ 就开始变化，如脱氢，产生
游离基而交联。
? 线性聚合物不一定是热塑性的。
? 可注射成型的聚合物的最高 Tg应在 250℃
左右。加工温度也难以超过 400℃
? 要提高使用温度还是要使高分子交联。
对于使芳杂环聚合物交联
的活性基团的要求
1.交联后形成的结构应有足够的热稳定
性, 最好能形成芳杂环结构；
2.交联反应中不能放出低分子产物；
3.在室温下有足够的稳定性, 在适当温度
下可以发生高效率的交联反应；
4.容易合成并容易被引入到低聚物结构
中 。
用于热固性芳杂环聚合物的活性基团
活性基团名称 结构
马来酰亚胺
降冰片烯酰亚胺
苯并环丁烯
NO O
N
O
O
氰基
异氰酸酯
氰酸酯
乙炔基
苯炔基
C N
N C O
O C N
C C H
C C
双苯撑
Biphenylene
苯基三氮烯
2,2-对环芳烃
N N N RR
.,
X
N H 2 C O N H N H 2X =,C H 2 C H 2
R N R
H
.
R N RN 2
+
++
.N N N
R
R
能够发生三聚成环的基团
和可能形成的环的结构
活性基团 所形成的环
炔 苯
腈 对称三嗪
氰酸酯 三聚异氰
酸酯
C H
C C
C N
N N
N
C NO
N
N
N
OO
O
氰酸酯 三聚氰酸
酯
氰胺 三聚异氰
酸酯
或其他基团R= H
C NN
R
C NO N N
NO O
O
N N
NN N
N
R R
R
n
O
O
K / N a
C l C l
加热
酸催化剂
O C O C H 3H 3 C O C O
A c 2 O,P y( 2 )
( 1 ) T B A F
O S i M e 3M e 3 S i O
烯丙基镍
P y,C H 2 C l 2
M e 3 S i C l
M e 3 S i O O S i M e 3
H O O H
聚苯的合成
聚苯的合成
C l C l
R
[ P h
3
P ]
2
N iC l
2
D M A C
R
R = C C H
3
O
C
O
C O R '
O
,,
R ' = 烷基，芳基
聚苯硫醚的合成
S3 0 0 － 3 5 0 ℃
S 8 / N a 2 C O 3
C l C l
S O 2 C l + L e w i s 酸 S O 2
MX_ O S O 2X S O 2 XO M +
亲核取代反应
亲电取代反应
聚砜的合成
O
S
O S O
2
S O
2O 2
O S O
2
C lO
3
S O S O
3
C l O+
+ +
L e w i s 酸
亲电取代合成聚芳砜 时的副反应
S O 2 O+
H O S O 2 O H
C l S O 2 C l
K 2 C O 3
? · ? ? í ?
2 3 0 ℃
聚芳砜 的合成
C l S O
2
C l H O O H
O
O
+
K
2
C O
3
S
O O
220 ℃
O
O
S O
2
O
聚醚砜 PES-C 的合成
C OO O
3 2 0 ℃
N a C O
3
二苯砜
F C O FH O O H ＋
聚醚醚酮 PEEK的合成
O
O
2 2 0 ℃
S
O O
K
2
C O
3
+
O
O
O HH OC l C lC
O
OC
O聚醚酮 PEK－ C的合成
C O O HH O H O O C C O O H H O O H+ +
? ?3 6 5 A c 2 O
O OO C C OOO C
x y z
液晶聚合物 LCP－聚芳酯的合成
C O O HH OC O O HH O + C OO C OO3 1 0 ℃A c 2 O x y
C l O C C O C l H 2 N N H 2
+
O C C O H N N H
D M A C
C l O C C O C l H 2 N N H 2+ M C lD M A C O C C O H N C O
聚芳香酰胺的合成
Nomex纤维
C C
O
N
O H
N
H
C C
O
N
O H
N
H
Kevlar纤维
Kevlar的牌号和特点
Kevlar纤维牌号 特点
Kevlar-29 高强，高模
Kevlar-49 高强，很高模
Kevlar-119 高强，中模
Kevlar-129 很高强，高模
Kevlar-KM2 很高强，高模
Kevlar-68 高强，高模
Kevlar-149 高强，很高模，很低伸长率
H
2
N
H
2
N
N H
2
N H
2
C C
O
Ph O
O
O Ph
+
N
NN
N
H
H
3 6 0 ℃
聚苯并咪唑的合成
聚苯并恶唑（ P B O ）
N
O O
N
+
C C
O O
H O O H
8 5 % 多聚磷酸
2 H C l.
H O O H
H
2
N N H
2
聚苯并噁唑的合成
恶口
)（ P BT聚苯并噻唑
C C
O
P h O
O
O P h
+2 H C l 二甲基苯胺
H S
H 2 N
S H
N H 2 N
S S
N
+2 H C l,C C
O O
H O O H 8 5% 多聚磷酸
S
N
S H
N H 2
H 2 N
H S
N
S
聚苯并噻唑（ P B Z T ）
聚苯并噻唑的合成
55 － 75 ℃ 间甲酚
H
2
N
H
2
N
N H
2
N H
2
C OC
OO
H C C H
OO
+
N
N N
N
O
聚喹噁啉的合成
1 3 5 ℃
á × ? á ? t ? × · ó ? ￥
P 2 O 5+甲酚
+
或
CR C H 2 A r C C H 2 R
OO
N
O
N A r
P h P h
R ROC C
H 2 N N H 2
O O
P h P h
聚喹啉的合成
C C
H 2 N N H 2
O
P h
O
P h
A rC C
O
P h C H 2
O
C H 2 P h+
N N A r
P h P h
RR
无氢聚合物
N
N
N N
O
O
O
O
N N
S
梯形聚合物
C H 2 C H C H 2
C N
C H
C N
C H
C N C
C HC H 2 C H 2 C H
CN N C
C HC H 2
N N N N
O O
O
O O
O
H 2 N
H 2 N
N H 2
N H 2
＋
N N
O
O O
O
N H 2 H 2 N N H 2
N
O
O
N
O
NN
O
O
NN N
O
N
N
C l
C l
O
C l
C l
O
H 2 N
H 2 N
N H 2
N H 2
＋
N
N N
N
O
O
H
H
H
H
＋
O H
N H 2
O
N
O
N
什么是耐热芳杂环聚合物
? 芳杂环高分子是指大分子的主链是由苯
环, 萘环等芳环和 /或杂环及一些连接基
团, 如－ O－, － S－, － CO－, － SO2－,
－ CH2－, － C(CH3)2－, — C(CF3)2—, －
COO－, － CONH－等或仅仅以单键连接方
式组成的高分子化合物 。
? 许多芳杂环聚合物是功能高分子材料,
耐热性不是其主要指标
芳杂环聚合物是由美国和前苏联
在 1950年代中期发展起来的一类
耐热高分子材料
? 当时超音速航空和航天器需要高
强、耐热、轻质的材料
芳杂环聚合物发展的推动力
飞行器速度和表面温度的关系
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
0
200
400
600
800
?
?
?
è
/
o
C
? ù ? è / M a ch
由于材料重量的减轻而显示的经济效果
( 每减少一公斤重量所得到的效益，美元）
地面车辆 2.5
小飞机 60
直升飞机 100
波音 747 450
近地卫星 2,0 00
同步卫星 20,00 0
航天飞机 30,00 0
电气绝缘材料由 A 级 （ 105 ℃）提高到 H 级 （ 180 ℃）
对于电机所取得的效果
缩小体积 30 － 50 ％
节约铜 20 ％
节约硅钢片 30 － 40 ％
节约铸铁 25 ％
提高寿命 几—十几倍
芳杂环聚合物发展的推动力
? 高分子科学发展的自然趋势
溶剂
功能高分子
耐热高分子
脂肪族 芳香族
药物
织物
食物染料
燃料
脂肪族芳香族
高分子
低分子
有机化合物
通用高分子
农膜
包装材料
聚合物的玻璃化温度和熔点
聚合物 Tg,℃ Tm,℃
尼龙 6 45
聚苯硫醚 85 285
聚苯乙烯 100
聚四氟乙烯 120 —
聚醚醚酮 143 340
聚碳酸酯 150
聚苯醚 190
聚芳砜 220 —
聚酰亚胺 可以高至 500 多数为非晶态，
Aurum 为 385
1960 年代以来发展起来的芳香，杂环聚合物
芳环聚合物 杂环聚合物
聚苯 聚苯并咪唑
聚苯硫醚 聚苯并恶唑
聚醚砜 聚苯并噻唑
聚醚酮 聚喹恶啉
芳香聚酰胺 聚喹啉
芳香聚酯 （ LCP ） 聚酰亚胺
主要芳杂环高分子及其开发状况
聚合物 结构 研究开发
年代
产业化情况
芳环高分子
聚苯 1945 未产业化
1990 扩试过
聚苯醚 1970 年产数十万
吨
R
O
C H 3
C H 3
聚苯硫
醚
1948，
1972
年产数
万吨
聚砜 1970 年产数
万吨
聚醚砜 1970 数千吨
聚醚酮 1980 千吨级
聚酯 1970 千吨级
S
O C O
C H 3
C H 3
S
O
O
O S
O
O
C O
O
O
O C O
C H 3
C H 3
CC
OO
液晶聚
酯
1980 千吨级
聚芳香
酰胺
1970 数千吨
杂环高分子
聚苯并
咪唑
1960 小批量
聚苯并
噁唑
1960 百吨级
OOCC OO C OO
N HCC
OO
N H
H
H
N
N N
N
O
NN
O
聚苯并
噻唑
1960 未产业
化
聚噁二
唑
1960 未产业
化
聚喹噁
啉
1960 未产业
化
聚喹啉 1960 未产业
化
聚酰亚
胺
1960 数万吨
N
S N
S
N N
O
N N
O
N
N N
N
P h
P h
N
N
P h
P h O
N N
O
O O
O
O
芳杂环聚合物已经成为不可替代的材料
? 是最主要的 H级乃至 C级的绝缘材料
? 特种工程塑料不仅是, 金属的代用品,
而实际上是一类崭新的材料
? 作为先进复合材料的基体树脂，是环氧
树脂后的唯一可用的材料
? 作为功能高分子材料的潜力无限：导电、
分离膜、场致发光材料、光刻胶、液晶
取向剂等
化学热稳定性和物理耐热性
? 化学热稳定性是指聚合物的分解温度，
通常用热失重曲线的开始分解温度 (Td)，
失重 5％ (T 5%)或失重 10％ (T 10%)及在高
温（ 800－ 1000℃ ）剩炭率来表示。
? 物理耐热性是指聚合物的最高使用温度，
用玻璃化温度 (Tg)或软化温度 (Ts)来表
示。
一些芳杂环化合物的分解温度
化合物名称 结 构 分解温度 ℃
萘 570
硫芴 545
联苯 543
二苯醚 538
S
O
2,2'-联萘 518
二苯并呋喃 518
芴 518
喹啉 510－ 535
2－苯基萘 507
三苯胺 502
O
N
N
对四联苯 482－ 504
2,2'-联吡啶 482
四苯基硅烷 482
6－苯基喹
啉
477－ 485
2,2'-联噻吩 474
N N
S i
SS
N
二苯基二苯氧
基硅烷 470－ 490
三苯基对称三
嗪 467
8－苯基喹啉 466
OS iO
N N
N
N
均苯四酰苯
二亚胺 <456
间五苯四醚 455
二苯甲烷 454
二茂铁 454
三苯基氧膦 454
N N
O
O
O
O
O O O O
C H 2
F e
O
P
吩嗪 452-465
1,1'-联萘 452
异喹啉 438－ 463
2,2’-二苯
基苯并二
咪唑
432
1,2-苯基
四氟乙烷
427-440
N
N
N
N
N N
N
H H
C F 2 C F 2
二苯乙炔 421
1,2-二苯乙
烯
418
1,3-苯基二
酞酰亚胺
390
1,2-二苯乙
烷
382
对三苯二
硫醚对三
苯二硫醚
365
CC
C HC H
N
O
O
N
O
O
C H 2 C H 2
S S
对苯二酰
苯胺
354
对苯二酸
二苯酯
353
二苯甲酸
对苯二酚
酯
322
二苯基二
氟代甲烷
318
三苯基硼
烷
316-366
N H O C C O H N
O O C C O O
C O O O O C
C F 2
B
2,5-二苯基 -
1,3,4-恶二唑
304
2,5-二苯基 -
1,3,4-噻二唑
301
2,5-二苯基 -
1,3,4-三唑
279
对三苯二胺 265
二碳酸三苯
酯
<168
NN
O
NN
S
NN
N
H
N H N H
O C O O C O
O O
余
重
％
250 300 350 400 450
- 10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
B
C
D
E
F
温 度 C
由四个苯环稠合成的化合物的热稳定性
（在每个温度各加热七天）
FE
DCB
齐聚苯的熔点
3 213 85 57
4 320 85－ 86 118
5 395 112 －
6 475 147－ 148 216－ 217
7 545 － －
8 － 129－ 131 312－ 320
苯环数目 熔点 ℃
对位 间位 邻位
熔点,℃ 沸点,℃ 分解温度
℃
对位 间位 对位 间位 对位 间位
0 280 260 530
1 68 48 385 372 >410 409
2 110 － 15 462 480 446 446
3 148 4.5 536 536 442 464
4 174 14 445 625 411 450
5 － 21 － 690 － 450
O ( )O n
齐聚苯醚的性能
聚酰胺 熔点
℃
软化点
℃
分解温度
℃
600 520 390－
500
53.2
470 290 410－
480
42.4
470 300 390－
470
31.4
430 270 300－
390
33.8
HH NNOOC C
HNC CO O NH
HNOOC C NH
NN HHC C
O O
分解活化能
千卡 /摩尔
芳香聚酰胺的耐热性
聚芳酯的软化点
聚芳酯 软化点,℃
500
300
280
240
OO
OO
C C
O
OO
C C O
CC
O O
O O
OOC C
O O
耐热高分子的结构设计规律
? 1.在芳杂环链中尽量采用最强的化学键；
? 2.采用的结构在使用条件下不会发生重
排；
? 3.最大限度地采用共振结构；
? 4.所有的环状结构应当具有正常的键角；
? 5.尽可能地采用重键 。
补充规律
1.在苯环的对位连接和邻位连接要比在间位连接有更高
的 Tg,但这些异构体之间的热稳定性并没有太大的差别；
2.具有对称结构的链单元的聚合物具有较高的韧性, 例
如苯环以间位和邻位连接比对位连接的高分子的韧性低,
有大的或不对称的侧基的高分子材料其韧性也较低；
3.用醚链, 硫醚链作为连接基团比用酰胺, 酯, 酮, 砜
,单键, 双键及三键作为连接基团有较低的 Tg,但仍能保
持较高的热稳定性；
4.在大分子链中引入侧基或圈结构 （ Cardo,即环上的一
个原子, 通常是碳原子, 同时又是构成主链的原子 ） 能增
加其溶解性, 但通常不会降低其热稳定性 。
5.氟的引入也能提高聚合物的溶解性, 但不影响 Tg。
芳杂环聚合物的耐热限度
? TGA的最高分解温度为 600℃ 左右，但实
际上在 400℃ 就开始变化，如脱氢，产生
游离基而交联。
? 线性聚合物不一定是热塑性的。
? 可注射成型的聚合物的最高 Tg应在 250℃
左右。加工温度也难以超过 400℃
? 要提高使用温度还是要使高分子交联。
对于使芳杂环聚合物交联
的活性基团的要求
1.交联后形成的结构应有足够的热稳定
性, 最好能形成芳杂环结构；
2.交联反应中不能放出低分子产物；
3.在室温下有足够的稳定性, 在适当温度
下可以发生高效率的交联反应；
4.容易合成并容易被引入到低聚物结构
中 。
用于热固性芳杂环聚合物的活性基团
活性基团名称 结构
马来酰亚胺
降冰片烯酰亚胺
苯并环丁烯
NO O
N
O
O
氰基
异氰酸酯
氰酸酯
乙炔基
苯炔基
C N
N C O
O C N
C C H
C C
双苯撑
Biphenylene
苯基三氮烯
2,2-对环芳烃
N N N RR
.,
X
N H 2 C O N H N H 2X =,C H 2 C H 2
R N R
H
.
R N RN 2
+
++
.N N N
R
R
能够发生三聚成环的基团
和可能形成的环的结构
活性基团 所形成的环
炔 苯
腈 对称三嗪
氰酸酯 三聚异氰
酸酯
C H
C C
C N
N N
N
C NO
N
N
N
OO
O
氰酸酯 三聚氰酸
酯
氰胺 三聚异氰
酸酯
或其他基团R= H
C NN
R
C NO N N
NO O
O
N N
NN N
N
R R
R
n
O
O
K / N a
C l C l
加热
酸催化剂
O C O C H 3H 3 C O C O
A c 2 O,P y( 2 )
( 1 ) T B A F
O S i M e 3M e 3 S i O
烯丙基镍
P y,C H 2 C l 2
M e 3 S i C l
M e 3 S i O O S i M e 3
H O O H
聚苯的合成
聚苯的合成
C l C l
R
[ P h
3
P ]
2
N iC l
2
D M A C
R
R = C C H
3
O
C
O
C O R '
O
,,
R ' = 烷基，芳基
聚苯硫醚的合成
S3 0 0 － 3 5 0 ℃
S 8 / N a 2 C O 3
C l C l
S O 2 C l + L e w i s 酸 S O 2
MX_ O S O 2X S O 2 XO M +
亲核取代反应
亲电取代反应
聚砜的合成
O
S
O S O
2
S O
2O 2
O S O
2
C lO
3
S O S O
3
C l O+
+ +
L e w i s 酸
亲电取代合成聚芳砜 时的副反应
S O 2 O+
H O S O 2 O H
C l S O 2 C l
K 2 C O 3
? · ? ? í ?
2 3 0 ℃
聚芳砜 的合成
C l S O
2
C l H O O H
O
O
+
K
2
C O
3
S
O O
220 ℃
O
O
S O
2
O
聚醚砜 PES-C 的合成
C OO O
3 2 0 ℃
N a C O
3
二苯砜
F C O FH O O H ＋
聚醚醚酮 PEEK的合成
O
O
2 2 0 ℃
S
O O
K
2
C O
3
+
O
O
O HH OC l C lC
O
OC
O聚醚酮 PEK－ C的合成
C O O HH O H O O C C O O H H O O H+ +
? ?3 6 5 A c 2 O
O OO C C OOO C
x y z
液晶聚合物 LCP－聚芳酯的合成
C O O HH OC O O HH O + C OO C OO3 1 0 ℃A c 2 O x y
C l O C C O C l H 2 N N H 2
+
O C C O H N N H
D M A C
C l O C C O C l H 2 N N H 2+ M C lD M A C O C C O H N C O
聚芳香酰胺的合成
Nomex纤维
C C
O
N
O H
N
H
C C
O
N
O H
N
H
Kevlar纤维
Kevlar的牌号和特点
Kevlar纤维牌号 特点
Kevlar-29 高强，高模
Kevlar-49 高强，很高模
Kevlar-119 高强，中模
Kevlar-129 很高强，高模
Kevlar-KM2 很高强，高模
Kevlar-68 高强，高模
Kevlar-149 高强，很高模，很低伸长率
H
2
N
H
2
N
N H
2
N H
2
C C
O
Ph O
O
O Ph
+
N
NN
N
H
H
3 6 0 ℃
聚苯并咪唑的合成
聚苯并恶唑（ P B O ）
N
O O
N
+
C C
O O
H O O H
8 5 % 多聚磷酸
2 H C l.
H O O H
H
2
N N H
2
聚苯并噁唑的合成
恶口
)（ P BT聚苯并噻唑
C C
O
P h O
O
O P h
+2 H C l 二甲基苯胺
H S
H 2 N
S H
N H 2 N
S S
N
+2 H C l,C C
O O
H O O H 8 5% 多聚磷酸
S
N
S H
N H 2
H 2 N
H S
N
S
聚苯并噻唑（ P B Z T ）
聚苯并噻唑的合成
55 － 75 ℃ 间甲酚
H
2
N
H
2
N
N H
2
N H
2
C OC
OO
H C C H
OO
+
N
N N
N
O
聚喹噁啉的合成
1 3 5 ℃
á × ? á ? t ? × · ó ? ￥
P 2 O 5+甲酚
+
或
CR C H 2 A r C C H 2 R
OO
N
O
N A r
P h P h
R ROC C
H 2 N N H 2
O O
P h P h
聚喹啉的合成
C C
H 2 N N H 2
O
P h
O
P h
A rC C
O
P h C H 2
O
C H 2 P h+
N N A r
P h P h
RR
无氢聚合物
N
N
N N
O
O
O
O
N N
S
梯形聚合物
C H 2 C H C H 2
C N
C H
C N
C H
C N C
C HC H 2 C H 2 C H
CN N C
C HC H 2
N N N N
O O
O
O O
O
H 2 N
H 2 N
N H 2
N H 2
＋
N N
O
O O
O
N H 2 H 2 N N H 2
N
O
O
N
O
NN
O
O
NN N
O
N
N
C l
C l
O
C l
C l
O
H 2 N
H 2 N
N H 2
N H 2
＋
N
N N
N
O
O
H
H
H
H
＋
O H
N H 2
O
N
O
N
