含二氮杂萘联苯结构新型特种工程塑料
□卢涛
研究情况
较早关于含二氮杂萘酮结构聚芳醚酮和聚芳醚砜的合成研究报道
主要由大连理工大学蹇锡高研究组和加拿大McGill大学的Allan S
Hay研究组合作完成。1993年Hay等人首先将4-(4-羟基苯基)-2,3-
二氮杂萘-1-酮引入到聚芳醚结构中，随后进行了一系列研究，但后
来可能由于缺乏市场支持,该研究组对含二氮杂萘聚芳醚酮和聚芳醚
砜的研究报道越来越少，这方面的研究主要集中在大连理工大学蹇锡
高研究组。
通过合成新型杂萘联苯双酚（DHPZ）单体，大连理工大学的研究
人员相继成功开发出含杂萘联苯结构的聚醚酮（PPEK）、聚醚砜
（PPES）、聚醚砜酮（PPESK）、聚醚腈酮（PPENK）、聚醚酰亚胺（PPEAI）
等系列新型高性能工程塑料。这些新品种塑料综合性能优异，玻璃化
温度在250～370℃，长期使用温度为220～280℃；由于可溶解，加
工成本大大降低，性价比优异，应用领域也可大大拓展。
图1显示了DHPZ的结构及围绕其开发的产品情况。DHPZ是1种
多苯环非共平面扭曲结构分子，它的引入使该类新型材料在保持优异
的耐高温性能的同时又可以溶解加工（易溶于氯代烃和多种非质子极
性溶剂如NMP、DMAc、DMF、环丁砜等），解决了特种工程塑料耐高温、
可溶解、易加工、低成本不可兼得的问题。基于DHPZ可对一系列特
种工程塑料进行“改性”，开发出新型、可溶性的特种功能材料。
目前该领域的研究重点主要有：①开发含二氮杂萘联苯结构的新
型二酐、二胺及二酸单体，并在此基础上开发新型聚酰胺、聚酰亚胺、
聚酰胺酰亚胺、聚芳酯等材料；②开发出新型双酮单体，利用更为廉
价的原料合成性能与PPEK相当的PPEKK；③将DHPZ结构引入聚醚氰
(PEN)合成新型聚芳醚氰酮(PPENK)，通过热交联后长期耐热温度可达
350℃，据此可开发出的新型耐高温绝缘涂料，从而大大提高C级绝
缘漆耐热温度；④将PPES、PPEK系列材料与PEI、PC、PPS等传统工
程塑料共混，以获得兼居两者优点的新型高分子合金；⑤将磺酸基团
引入PPESK、PPEK制得磺化PPESK和磺化PPEK，用于纳滤分离膜、
燃料电池质子交换膜等领域。
相对优势
大连理工大学已于2000年完成PPEK、PPES、PPESK 100t/a规模
中试并通过教育部验收，是目前耐热等级最高的可溶性聚芳醚新品
种。随后大连理工大学、大连大起集团及大连大化集团等共同出资组
建大连宝力摩新材料股份有限公司，于2001年11月建成PPES、
PPESK、PPEK 500t/a工业化装置。现正拟建2000t/a PPEK、PPES、PPESK
系列树脂生产线及树脂深加工示范生产线，进一步开发应用新技术。
与ICI、BASF、GE等公司的PEEK、PEKK、PEEKK、PEK、PES、PEI
等产品相比，PPEK、PPES、PPESK系列产品具有低成本、高性能、多
品种等优势。
① GE公司的PEI是1种优秀的耐高温绝缘材料，绝缘等级为C
级时使用温度为220℃，市场占有率极高，仅2001年销量就达约1.5
万t。PPESK、PPES等产品可在250～350℃保持优良的综合性能，优
于GE公司的PEI材料。目前耐温250℃的PPESK绝缘浸渍漆已通过
教育部和核工业总公司联合主持的鉴定和验收，并投入应用；耐温350
℃的新型绝缘漆研发工作也已完成。
② PPESK等制成的耐高温、高效分离膜的使用温度可达130℃以
上，且膜分离性能优于目前广泛使用的PSF膜和纤维素膜。另外研究
发现，磺化聚芳醚用作燃料电池质子交换膜，性能优于目前广泛应用
的Du Pont公司的Nafion117膜，有望在燃料电池开发中发挥重要作
用。
③ PPES、PPEK及PPESK等产品是以廉价易得的苯酐、苯酚为主
要原料，经简单温和的工艺直接合成DHPZ新单体，然后与市售4,4
′-二氯二苯砜、4,4′-二氟二苯酮经溶液亲核取代逐步聚合反应制
得，成本低廉，大大低于性能相当的特种工程塑料。
主要应用领域
含二氮杂萘联苯结构的PPES、PPEK及PPESK等产品，综合性能
优异，使用温度高，易于加工，而且可以溶解在氯代烃及多种非质子
极性溶剂（如NMP、DMAc、DMF、环丁砜等），是目前耐热性能最好的
可溶性聚芳醚产品。该系列产品可满足多种特殊用途。
① 航天航空领域 以PPEK、PPES为基体的纤维增强高性能复合
材料，可显著降低飞行器的重量，实现飞行器的轻量化，从而提高速
度，增加航程。
② 机械领域 PPEK、PPESK耐高温自润滑耐磨复合材料制造的
如滑片、阀片、活塞环以及其他各种耐磨密封部件的广泛采用，将会
促进产品质量提高和升级换代。
③ 化工及环保领域 PPES、PPESK及PPEK分离膜和器件的应用，
有利于节能、降耗和净化环境，推动废水处理、海水淡化等新兴产业
的高速发展。
④ 机电领域 新型PPESK、PPES特种耐高温绝缘漆/膜/板等的
成功研制及广泛应用，将会促进我国民用特种电机、干式变压器等行
业的产品升级。
⑤ 新能源领域 PPESK、PPES在核动力装置和燃料电池中的应
用，将为新能源的高效性和稳定性提供更可靠的保障。