雜環高分子

　　主鏈含有重複的雜環結構的一類聚合物。它們耐高溫、耐輻照，其高溫力學性能及耐磨性良好。20世紀60年代初，由於航空航太、火箭、無線電等工業的需要，這類聚合物得到迅速發展。目前可加工成為薄膜、纖維、層壓或模壓製品、泡沫塑料，並可用於塗料或膠粘劑等。

　　結構對性質的影響　由於雜環引進高分子主鏈中，對其性質產生三種影響：①環狀結構增加瞭高分子鏈的剛性，使玻璃化溫度、熔點或軟化點點比一般高分子高；②大多數雜環高分子含有兩個或兩個以上共軛芳雜並環，尤其是梯型結構，可以看作是帶狀的石墨結構的大共軛平面結構，環上的N-H或C-H比脂肪族的N-H或C-H難被氧化；③全芳族結構的雜環高分子結構緊湊，密度大，比強度（強度除以重量）相應地增高。

　　聚合　雜環高分子有兩種聚合的途徑：①將含有雜環的單體進行聚合，這和合成一般高分子的方法相同；②用不含雜環，但含有N、S或O等原子的單體，在環化縮聚過程中生成雜環。目前大多數的雜環高分子是通過環化縮聚制得的。最近也有采取先環化縮聚，再加成聚合的方法合成雜環高分子。此外，環化聚合也可形成雜環高分子。

　　類型　① 聚酰亞胺　在雜環高分子中，隻有聚酰亞胺及其改性品種發展比較迅速，達到一定工業規模生產。其原因是原料來源較豐富，合成工藝簡單，制品具有優良的綜合性能。

　　② 聚苯並咪唑　雖有不少品種牌號，大都隻限於小規模生產（見聚苯並咪唑）。

　　③ 聚苯基喹鈹啉　不僅具有優良的耐熱性，而且耐水解性能優異，溶解性好，有潛在的開發前景（見聚苯基喹鈹啉）。

　　④ 吡嚨　1965年由V.L.貝爾和G.F.佩茲德茨制成，但至今尚未工業生產。它們是由芳族四胺和芳族四酸二酐在極性溶劑（如二甲基乙酰胺）中於室溫下縮聚，再經高溫處理後得到的一種梯型或階梯型雜環高分子：

　　吡嚨在分子鏈上至少同時有4～7個共軛芳雜並環，因此比聚酰亞胺、聚苯並咪唑對熱穩定。吡嚨薄膜至少在250°C能長期保持較好的性能，並能耐10¹⁰拉德高能輻照，此外，還具有自熄性。

　　⑤ 聚苯並噻唑PBT 由雙－鄰氨基硫酚與二羧酸或其衍生物縮合聚合制得：

式中X為─、S或O；A為芳族、脂環族或脂族；Y為─COOH、─CN或─COOR等。聚苯並噻唑還可由甲苯胺和硫反應制得。熔融縮聚一般在200～400°C的高溫中進行；溶液聚合大多在多聚磷酸或N，N－二乙基苯胺溶液中進行。

　　聚苯並噻唑是黃色或棕色固體，有優異的耐熱性，熱氧化穩定性比聚苯並咪唑和聚苯並鈹唑好，在500°C加熱1小時的等溫熱失重為20％；隻溶於硫酸；在40％氫氧化鉀溶液中沸騰36小時後無變化。脂族聚合物可以紡絲或在甲酸中澆鑄成膜。纖維的結晶度取決於分子量的大小，伸長率在20％～60％之間，模量為18～25克力/旦。

　　⑥ 聚苯基－1，2，4－三嗪 由雙酰胺腙與芳族四羰基化合物於室溫下進行溶液聚合，再經高溫熱處理制得：

　

聚苯基－1，2，4－三嗪具有熱氧化穩定性和耐水解性。

　　此外，如聚苯並鈹唑、聚－1，3，4-鈹二唑、聚苯並鈹嗪酮等都是耐高溫雜環高分子。

　　

參考書目

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