关于杂环高分子介绍

[拼音]：zahuan gaofenzi

[外文]：heterocyclic polymers

主链含有重复的杂环结构的一类聚合物。它们耐高温、耐辐照，其高温力学性能及耐磨性良好。20世纪60年代初，由于航空航天、火箭、无线电等工业的需要，这类聚合物得到迅速发展。目前可加工成为薄膜、纤维、层压或模压制品、泡沫塑料，并可用于涂料或胶粘剂等。

由于杂环引进高分子主链中，对其性质产生三种影响：

（1）环状结构增加了高分子链的刚性，使玻璃化温度、熔点或软化点比一般高分子高；

（2）大多数杂环高分子含有两个或两个以上共轭芳杂并环，尤其是梯型结构，可以看作是带状的石墨结构的大共轭平面结构，环上的N-H或C-H比脂肪族的N-H或C-H难被氧化；

（3）全芳族结构的杂环高分子结构紧凑，密度大，比强度（强度除以重量）相应地增高。

杂环高分子有两种聚合的途径：

（1）将含有杂环的单体进行聚合，这和合成一般高分子的方法相同；

（2）用不含杂环，但含有N、S或O等原子的单体，在环化缩聚过程中生成杂环。目前大多数的杂环高分子是通过环化缩聚制得的。最近也有采取先环化缩聚，再加成聚合的方法合成杂环高分子。此外，环化聚合也可形成杂环高分子。

（1）聚酰亚胺 在杂环高分子中，只有聚酰亚胺及其改性品种发展比较迅速，达到一定工业规模生产。其原因是原料来源较丰富，合成工艺简单，制品具有优良的综合性能。

（2）聚苯并咪唑 虽有不少品种牌号，大都只限于小规模生产（见聚苯并咪唑）。

（3）聚苯基喹啉 不仅具有优良的耐热性，而且耐水解性能优异，溶解性好，有潜在的开发前景（见聚苯基喹啉）。

（4）吡咙 1965年由V.L.贝尔和G.F.佩兹德茨制成，但至今尚未工业生产。它们是由芳族四胺和芳族四酸二酐在极性溶剂（如二甲基乙酰胺）中于室温下缩聚，再经高温处理后得到的一种梯型或阶梯型杂环高分子：

吡咙在分子链上至少同时有4～7个共轭芳杂并环，因此比聚酰亚胺、聚苯并咪唑对热稳定。吡咙薄膜至少在250°C能长期保持较好的性能，并能耐1010拉德高能辐照，此外，还具有自熄性。

（5）聚苯并噻唑PBT 由双－邻氨基硫酚与二羧酸或其衍生物缩合聚合制得：

式中X为─、S或O；A为芳族、脂环族或脂族;Y为─COOH、─CN或─COOR等。聚苯并噻唑还可由甲苯胺和硫反应制得。熔融缩聚一般在200～400°C的高温中进行；溶液聚合大多在多聚磷酸或N，N－二乙基苯胺溶液中进行。

聚苯并噻唑是黄色或棕色固体，有优异的耐热性，热氧化稳定性比聚苯并咪唑和聚苯并唑好，在500°C加热1小时的等温热失重为20％；只溶于硫酸;在40％氢氧化钾溶液中沸腾36小时后无变化。脂族聚合物可以纺丝或在甲酸中浇铸成膜。纤维的结晶度取决于分子量的大小，伸长率在20％～60％之间，模量为18～25克力/旦。

（6）聚苯基－1，2，4－三嗪 由双酰胺腙与芳族四羰基化合物于室温下进行溶液聚合，再经高温热处理制得：

聚苯基－1，2，4－三嗪具有热氧化稳定性和耐水解性。

此外，如聚苯并唑、聚－1，3，4-二唑、聚苯并嗪酮等都是耐高温杂环高分子。

参考书目

1. P.E.Cassidy，History of Heat-Resistant Polymers，Journal of Macromolecular Science， Reviews in Macromolecular Chemistry， Vol. A15， No.7，1981.