高性能聚合物的发展历程及现状

高性能聚合物的发展历程及现状（一）前言高分子材料的分类天然高分子材料：天然纤维天然橡胶合成高分子材料：合成纤维合成橡胶塑料功能高分子材料（电子材料）塑料的分类：热塑性聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC），1.通用塑料聚苯乙烯（PS）等。热固性酚醛，不饱合聚酯，脲醛，环氧等。2．工程塑料（五大工程塑料）聚碳酸酯（PC）聚酰胺（尼龙）（PA）聚甲醛（POM）CH2OCOnCH2nNHCOnCH2On聚苯醚（PPO）聚丁酯（PBT）H3CH3COnCOOCH24n3．特种工程塑料（1）聚酰亚胺（PI）（2）聚酰胺酰亚胺（PAI）（3）聚醚酰亚胺（PEI）（4）聚砜（PSF）（5）聚芳酯（U-polymer）（6）聚苯硫醚（PPS）（7）聚醚砜（PES）（8）聚醚醚酮（PEEK）二、国际上特种工程塑料的发展历程及现状（一）国际上的发展历程特种工程塑料（SuperEP）,更早期被称为耐高温高分子材料，即长期使用温度在150℃以上的一类高分子材料，进入本世纪又开始采用高性能聚合物（highperformancepolymer）,从而把半芳香尼龙，长链尼龙，液晶高分子等也纳入这个范畴。60年代末70年代初开始，这类新一代塑料发展的原始推动力是当时美、苏两霸的军备竞赛的急需。所以当这类材料一问世，西方巴黎统筹委员会（COCOM组织）即将其列为战略物资向中国等社会主义国家封锁禁运。下面分品种作些简单介绍：（1）聚酰亚胺（PI，1964，Dupun公司）CCCCOOOOOO+NH2ONH2CCCCNNOOOOOn特性：耐高低温性能优异（400℃～269℃）电性能优异（介电损耗小，击穿电压高）用途：主要是薄膜（Kapton），和绝缘漆价格：30000日元/Kg（2）聚酰胺酰亚胺（PAI，1971，Amoco公司）CCCClOOOO+NH2CH2NH2CCCNHNOOOCH2n特性：与PI最大的不同是具有热塑性，可注射、挤出成型，高温机械强度好，260℃还有很高的保持率，阻燃性好，符合UL94V-0级。用途：电器、电子零部件机械零部件汽车零部件价格：12000日元/Kg（3）聚醚酰亚胺（PEI，1978，GE公司）特性：机械特性均衡阻燃、发烟量少耐候、耐药品、耐放射性好易加工、价格低（PI的1/6）用途：汽车、电子、家电零部件为主也可用做电磁线、薄膜等价格：5000日元/Kg（4）聚芳酯（EKONOL,1972,日本住友化学公司）特性：连续使用温度高，线膨胀系数小，吸水率小而耐磨耗性大耐药品性好，尺寸稳定性好用途：利用上述特性制作机械零部件、电子电器零部件等（5）聚芳酯（U-polymer，1973，Unitika,ltd.）CCOOClClCCOOHCCl+CCH3CH3OHOHCCH3CH3OOCArOCOnAr=或特性：阻燃，耐紫外线，尺寸稳定性好适合填充改性用途：电器、电子、汽车等零部件医疗器械（6）聚砜（PSF，1966，UCC公司）SO2ClCl+CCH3CH3OHOHSO2OCCH3CH3On特性：综合力学性能好，韧性突出浅琥珀色，透明易着色无毒，符合食品卫生标准用途：电器、电子、汽车等零部件食品、医疗设备制品价格：31000~33000日元/Kg（7）聚苯硫醚（PPS，1973，philips公司）ClCl+Na2SSn特性：耐热等级高＞200℃，阻燃高温机械强度好，尺寸稳定性好加工性好用途：汽车零部件电器、电子零部件精密机械制品（8）聚醚砜（PES,1972,公司）特性：耐热等级高Tg=225℃（属H级），机械强度好温度依赖性小，耐药品性好阻燃UL-94V-0，尺寸稳定性好用途：电器、电子零部件（＞50%），机械零部件，热水输送设备，汽车零部件，涂料，超滤膜价格：6000~7500日元/Kg（9）聚醚醚酮(PEEK,1981,ICI公司)特性：耐热等级高，长期使用温度240℃机械强度高，电性能好，阻燃UL-94V-0耐药品性好，耐热水性好，耐辐射性好用途：汽车零部件，电器、电子零部件机械零部件，核电用耐防腐式功能涂层从上述发展历程介绍中不难看出，这类材料的开发初期有以下两个特点：1.每个品种都是由像Duponf,ICI这样大牌公司在做；2.几乎是每个公司都独自开发一个品种。原因是由当时的历史背景决定的：1.技术强度大，开发周期长；2.应用背景是国防军工市场，规模小；3.投资回报期很长，以PEEK为例大约经历了10年以上。（二）国际上的现状这里只介绍我带到金发的两大类。1.聚芳醚砜系列即：（1）PSU产能达10000t/y左右原生产公司被Solvay收购独家经营（2）PES美国的相关生产被Solvay收购，统一生产经营，只是BASF还独立。（3）PPSU（聚联苯醚砜）这是90年代后由Solvay公司自行开发成功的一个新品种特性：耐热性与PES相当，拉伸强度稍低于PES，但断裂伸长则远大于PES用途：与PES相当，近年一个突出引人注目的用途是由于欧盟限制PC在医药、食品中的应用，而被PPSU取代2.聚芳醚酮系列的现状(1)PEEK树脂从81年代商品化以来，由Victrex公司（早期为ICI）独家垄断生产经营了20多年。产量由最初的1000t/y几次增产扩大到4250t/y。其发展趋势如图所示：(2)PEEK-HT（第二代聚芳醚酮树脂）由Victrex公司于90年代中期推出。特性：基本力学性能比PEEK稍高外，其他物性和加工性与PEEK相当，只是耐热性有显著提高，即由PEEK的343℃提高到373℃(3)PEEK-ST（第三代聚芳醚酮树脂）被称为聚醚酮醚酮酮，资料报导是2009年后半期开始上市，目前价格不详。3.国际上这两类树脂产业化的新特点（1）70～80年代不曾参与这类高分子材料研发的大公司都纷纷企图参与；（2）不再是一个公司独占一个品种，而有人想开始集约化发展，典型如SolyaySabic。三．国内研究开发的历程和现状由于国内这方面由历年的高分子年会论文集和其他相关专业杂志，可随意到手关于各品种的发展历史，我这里不想一一介绍。只想概括的说几句，在那个年代一方面由于他是高分子前沿的一部分，再就是从不同部门可以拿到科研经费，可以说国内只要是有高分子专业的高校和研究所，没有不去从事这方面研究的，甚至一个品种多家研究。结果可以说上述这些主要品种都很快取得了试验阶段的成果。从这个意义上我们与国外的差距并不大，每个品种最多落后几年。可要从实现产业化来讲，与国际上相比可以说差距是“天壤之别”也许并不过分。因为据我所知至今在我国能称得上真正意义上产业化的只有PPS一个品种。