于瑩瑩，楊豐綺，唐玉嬌

(長春科技學(xué)院，吉林 長春 130000)

無論是小到汽車，大到飛機坦克，都離不開各種材料的應(yīng)用，人類先后經(jīng)歷了瓷器，青銅器，鐵器到現(xiàn)在各種新型復(fù)合材料的應(yīng)用。我們的需求也越來越多樣化，這就要求我們制造出性能更優(yōu)越，不僅滿足日常生產(chǎn)生活需要，同時也要符合當(dāng)今時代的發(fā)展需求的材料。其中特種工程塑料是在汽車工業(yè)，航天領(lǐng)域，軍事等都具有廣泛應(yīng)用前景的新型材料。它具有高于一般塑料的機械性能和耐熱性并且在長期使用情況下不變形等優(yōu)點，特種工程塑料具有不亞于鋼鐵的強度和硬度但是要比鋼鐵輕許多的特點，所以已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于汽車及其相關(guān)領(lǐng)域。

近年來，我們逐漸意識到聚芳醚酮是一類新型且具有優(yōu)異性能的特種工程塑料，它是一類通過醚鍵和羰基鏈接而成的結(jié)晶型新聚合物，通過控制單體的投料比和類別的不同?？煞譃槎喾N類型的聚芳醚酮類聚合物，包括聚醚酮(PEK),聚醚酮酮(PEKK),聚醚醚酮(PEEK)，聚醚酮醚酮(PEKEK),聚醚醚酮酮(PEEKK)，等五類高性能聚合物。PAEK是目前為止具有最高耐熱等級半結(jié)晶型熱塑性高分子材料，UL溫度指數(shù)240℃～350℃，是一代新性能熱塑性高分子材料[1]。上個世紀六十年代起，科學(xué)界開始了對聚芳醚酮的探索，目前杜邦公司的這種聚芳醚酮材料已廣泛應(yīng)用于飛機的各種零部件中。PAEK具有良好的高溫性能，力學(xué)性能，耐化學(xué)藥品性，耐疲勞，耐老化，并且具有良好的電性能和阻燃性能，所以目前廣泛應(yīng)用于電子，航天，航空，汽車,石油化工等方面，并且促進了該行業(yè)的發(fā)展,我國直至上世紀80年代中期才開始進行聚芳醚酮的研究。聚芳醚酮是一種具有半結(jié)晶性結(jié)構(gòu)的特種工程塑料，其主鏈的苯環(huán)結(jié)構(gòu)增加了鏈剛性，使其具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱分解溫度，并且共軛雙鍵增加其力學(xué)性能[2]。而其中的醚鍵又增加其鏈柔性，聚芳醚酮分子鏈堆砌排列緊密，所以溶劑小分子不容易進入聚合物內(nèi)部，這樣這類聚合物就具有良好的耐化學(xué)腐蝕性，現(xiàn)研究的聚芳醚酮主要含有以下幾種：聚醚醚酮，聚醚酮，聚醚酮酮，聚醚醚酮酮等。

通過在聚醚酮聚合物中引入不同結(jié)構(gòu)側(cè)基，使其具有不同支化結(jié)構(gòu)，并使其與具有不同官能團的單體反應(yīng)，也可以使其交聯(lián)，從而使其具有不同性能，所以現(xiàn)在越來越多的研究是關(guān)于設(shè)計出不同類型的聚醚酮材料結(jié)構(gòu)，使其具有不同的熱力學(xué)性質(zhì)，從而滿足不同的需求。下面主要介紹幾種不同類型的功能化聚芳醚酮材料。

1 質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜(Proton Exchange Membrane)是質(zhì)子交換膜燃料電池的主要部件，它是一種新型環(huán)保材料，它具有功率高，轉(zhuǎn)換率高，便攜等優(yōu)點，在電動汽車和固定發(fā)電站等方面得以應(yīng)用，而基于聚芳醚酮的質(zhì)子交換膜是將聚合物磺化，是在聚芳醚酮的苯環(huán)上引入磺酸基使其具有良好的質(zhì)子傳導(dǎo)能力，因這類材料具有優(yōu)異的熱力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性而受到越來越多的關(guān)注，磺化程度作為影響膜傳導(dǎo)性的因素，隨著磺化程度提高質(zhì)子傳導(dǎo)能力也就提高，電導(dǎo)率也就越高[1]。

2 超支化聚芳醚酮

不可否認聚芳醚酮擁有許多良好的特征，但正是由于其卓越的力學(xué)性能導(dǎo)致其加工性變差，所以為了克服這一缺點，人們逐漸對這類超支化聚合物產(chǎn)生了興趣，并經(jīng)歷了一個漫長的過程。吉林大學(xué)姜振華小組對超支化聚合物進行了改進，利用A2+B3型單體合成方法合成了新型超支化聚芳醚酮，并利用B3型F作為封端劑，超支化聚醚醚酮擁有良好的應(yīng)用前景[3]。

3 含萘聚芳醚酮材料

含萘聚芳醚酮最早由P.M.Hergenrother等人報道合成，將萘環(huán)引入聚芳醚酮有助于將其功能化，在很多方面都有應(yīng)用[4]。例如低介電常數(shù)材料，近些年來，我們一直在尋找一種低介電常數(shù)材料，因為萘環(huán)的獨特空間二面角結(jié)構(gòu)可以增加聚合物自由體積，并且引入萘環(huán)后，其高活性位點可以促進聚合物進一步和其他化合物反應(yīng)，并且兼具聚芳醚酮的各種優(yōu)異性能，近來成為研究熱點，并且最近也應(yīng)用于質(zhì)子交換膜材料中，通過引入萘環(huán)，其剛性結(jié)構(gòu)使之形成一種疏水結(jié)構(gòu)，保持了聚合物在水中較高溫度時的形態(tài)和性能，并且能夠增大質(zhì)子傳導(dǎo)率，并且引入非對稱性萘環(huán)可以是降低分子鏈堆砌的規(guī)整性，從而使聚合物結(jié)晶性和熔點降低，綜上，含萘環(huán)結(jié)構(gòu)聚芳醚酮擁有良好的應(yīng)用前景。

4 光波導(dǎo)材料

傳統(tǒng)光波導(dǎo)材料如石英光纖等雖然具有衰減小，速度快等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于光電通信過程中，但是其有成本高，成型加工復(fù)雜的缺點，所以有機聚合物類光波導(dǎo)材料成為新一類研究對象，大連理工蹇錫高課題組研發(fā)了一系列含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮材料——二氮雜萘酮聯(lián)苯類聚芳醚酮、聚芳醚酮酮、聚芳醚砜酮等。研究表明這類聚合物擁有良好的溶解性，并且對這些材料進行光電方面的測定，發(fā)現(xiàn)其有較大的雙折射，適用于應(yīng)用在偏折射器件方面，對降低光損耗方面進行更深入的研究，采用旋涂成膜工藝將其制成光波導(dǎo)薄膜并進行改性，所以基于聚芳醚酮的光電材料在未來擁有很好的應(yīng)用前景。