尽管特种工程树脂的用量远低于五大通用树脂与五大工程树脂，且价格较为昂贵，但其优异的综合性能使之成为市场关注的热点，在各种高新技术领域获得大量应用。近年来，国内不同品种特种工程树脂产能正在形成，应用领域不断扩展。整体来看，国内技术并不落后于世界发达国家，但在由技术转化为规模化生产方面则明显不足。
　　二战以后，发达国家竞先开发出使用温度比已经工业化的高分子材料（如聚烯烃、聚酰胺、环氧树脂、酚醛树脂等）更高的聚合物。20世纪50年代中期以来，人们研究发现主链由芳环和杂环组成的聚合物既具有高的热稳定性，又具有高的机械强度，还具有优异的耐辐射及介电性能，于是开启了一个至今仍在研究与开发芳杂环高分子的时期。本文着重介绍两类特种工程树脂：聚芳醚和聚酰亚胺。

聚芳醚：多个品种实现产业化

　　聚芳醚主要分为三大类：聚芳醚砜、聚芳醚酮、聚芳硫醚。我国为满足一些特殊领域的技术需求，从上世纪70年代开始研发，目前有多个品种已经实现产业化。
　　1．聚芳醚砜
　　聚芳醚砜树脂是聚芳醚类特种工程塑料中最早问世的一类，目前主要有三大品种聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）和聚亚苯基砜（PPSU），其中聚砜最早由美国UCC公司于1966年推向市场，聚醚砜由ICI公司于1972年推出，聚亚苯基砜由Solvay公司上世纪90年代推出。目前聚芳醚砜树脂主要由Solvay、巴斯夫、住友等几家跨国公司垄断经营，而且，由于其优良的性能，这些产品在问世之初都是对我国实施禁运的材料。
　　上世纪六七十年代，由于苏联与我国关系恶化，苏联专家撤走、断供航空工业使用的耐高温绝缘材料，致使战机所需的耐高温绝缘材料短缺，因此国家急需研究耐高温绝缘材料。国家在“六五”科技发展计划将聚芳砜（PSU）的研究列入规划，吉林大学承担了相关研究任务，并在1982年前后完成了中试研究，满足了当时的需求。
　　随着相关领域技术的不断发展，对耐高温绝缘材料的使用温度提出更高要求，吉林大学在先期研究开发聚芳砜的基础上，承担了“七五”科技攻关计划项目聚醚砜（PES）的研究开发。在国家资助下，从分子设计出发，合成了特定结构的单体，并于1990年6月通过教育部组织的鉴定，使当时航空领域急需的耐高温绝缘材料——聚醚砜树脂从原材料到树脂全部实现国产化，打破了西方的封锁，满足了我国国防军工和航空航天领域的应用需求。在“九五”科技攻关计划资助下，完成了聚醚砜（PES）树脂的300吨/年放大技术，于2000年6月通过教育部组织的鉴定，为高性能聚合物的产业化奠定了坚实的技术基础，使研究中心步入产、学、研联合发展的模式。在2000年第二届深圳高交会上与长春天福实业集团有限公司合资组建长春吉大高新材料有限责任公司，2001年建成聚醚砜树脂300吨/年的生产线，实现了聚醚砜树脂的产业化。
　　为了满足国内聚芳醚砜类树脂日益扩大的需求，在国家863计划资助下，2009年吉林大学完成了聚亚苯基砜的中试研究，形成了年产100吨树脂的生产能力。
　　2.聚芳醚酮
　　聚芳醚酮树脂是一类结晶性热塑性树脂，具有良好的综合物理机械性能，是热塑性树脂中耐热性能、韧性、强度等最好的一类高分子材料。这类聚合物的结构特点是分子链由酮基、醚基和苯基构成，各种基团在分子链上的比例不同，材料的性能有较大差别，基本规律是随着酮基和苯基含量增加，分子链刚性增大，材料的耐热性、强度、模量等提高，而韧性下降。最早的研究工作于20世纪60年代初开始，1981年ICI公司推出了第一个商品化品种聚醚醚酮（PEEK）。同样在20世纪80年代，杜邦公司（现已合并为陶氏杜邦之后再拆分）采用亲电路线完成了耐热等级更高的聚醚酮酮（PEKK）中试。20世纪90年代Victrex公司推出聚醚酮（PEK）树脂。目前聚芳醚酮树脂的国外生产企业只有三家：Victrex有7000吨聚醚醚酮和150吨聚醚酮的产能，Solvay有500吨聚醚醚酮产能，Evonik有500吨聚醚醚酮的产能。
　　由于西方国家的禁运和技术封锁，基于国家国防军工和科技发展的需要，吉林大学在20世纪80年代初开始研究开发聚醚醚酮树脂。为确保不受外国控制，在国家863、科技攻关等科研计划资助下，吉林大学设计合成了聚醚醚酮树脂聚合所需的核心单体——4,4’—二氟二苯甲酮，利用氟苯和四氯化碳合成所需的核心单体。
　　由于我国当时没有氟苯，只好再通过苯和氢氟酸先合成氟苯，然后再利用氟苯合成了核心单体。经过大量的研究工作，成功合成了综合性能优异的聚醚醚酮树脂，满足了国防军工的急需。在国家级省部级项目的支持下，先后完成了聚醚醚酮树脂合成技术的扩试、中试，依托国家发改委的产业化示范工程项目支持，于2003年建成500吨/年生产线，实现了在航天、航空、电子信息、能源、汽车、家电、医疗卫生等领域的应用推广。
　　该生产线建成后，先后有美国GE、法国Atofina、荷兰DSM、比利时Solvay、德国德固赛（现赢创）等世界500强公司前来洽谈合资合作事宜。最后吉林大学与德固赛公司于2004年5月在德国柏林举行的有温家宝总理和施罗德总理参加的“中德高科技对话论坛”上签订了合作意向书。2006年德固赛公司出资3亿元购买了产业化公司80%的股份，成功实现中国技术输出到发达国家。
　　根据耐高温热塑性树脂领域的技术发展趋势，吉林大学在国家自然科学基金、863计划等资助下，先后完成12种不同醚基、酮基、苯基含量聚芳醚酮树脂的设计和制备工作，材料的长期使用温度从240℃到350℃。在国家863计划资助下，2005年完成聚醚醚酮酮的中试，形成了年产100吨的生产能力。
　　目前国内聚芳醚酮的市场需求日益旺盛，多家企业看到了商机，先后形成了大约3000吨/年聚芳醚酮树脂的生产能力，其中长春吉大100吨/年聚醚醚酮、100吨/年聚醚醚酮酮；吉林省中研高性能工程塑料股份有限公司500吨/年聚醚醚酮；盘锦中润特塑有限公司1000吨/年聚醚醚酮；浙江鹏孚隆新材料有限公司700吨/年聚醚醚酮；广州金发科技股份有限公司500吨/年聚醚醚酮等。
　　3.聚苯硫醚
　　上世纪70年代初，随着美国菲利普斯公司（Phillips Petroleum）聚苯硫醚（PPS）树脂的工业化生产，我国也相继开展了PPS的研发工作，其中，四川大学的PPS研究与开发贯穿了我国PPS的整个发展历程。
1987年，四川大学的PPS研究被国家863计划列入了首批重点支持高性能高分子结构材料品种与单位，并获“七五”至“九五”连续三个五年计划支持。1992年，由四川大学与自贡化学试剂厂共同承担的国家计委重大新产品开发项目：150吨/年PPS工业化装置通过了72小时生产考核和国家计委的鉴定验收，成为当时国产PPS树脂最主要的供货单位。此后，国外的PPS产品开始进入中国市场。同时，由四川大学牵头的国家“八五”攻关项目“聚苯硫醚制品开发”，开展了PPS材料的加工研究及推广应用工作，使国内用户开始了解并逐步接受了PPS材料，为PPS产业在我国的发展与应用打下了坚实的基础。
　　进入新世纪后，四川得阳科技股份有限公司与四川大学合作，共同承担国家计委高技术产业化示范工程，于2002年底在四川德阳建成千吨级PPS产业化装置并试车成功，使我国成为继美日之后成功实现战略性高性能材料PPS产业化的国家。此后该公司陆续开发了5000吨级PPS树脂生产线及万吨级树脂生产线。但该公司因财务问题于2014年停业，加之催化剂价格大幅上涨，导致国内PPS的生产与建设处于混乱状态。
　　2017年后，浙江新和成公司逐渐成为了国产PPS的主要生产商。浙江新和成股份公司于2007年开始与浙江大学合作研发PPS，整体工艺于2010年成熟后进行中试调试。2012年启动首条5000吨生产线设计、施工，2013年9月建成并开始调试，短时间内打通生产线、生产出合格产品并取得客户认可。
　　随后的几年内，新和成根据第一条生产线的情况进行深入研发，完善生产工艺，提升产品质量，于2015年底启动第二条10000吨生产线设计、施工，2017年4月建成并开始调试，年底完成调试进行正常生产。至此，新和成拥有15000吨PPS产能，可以生产注塑级、纤维级、低氯级、合金级、挤出级、涂料级等多种规格，覆盖客户的所有需求。同年，浙江新和成特种材料有限公司成为国产PPS的主要生产商。2018年，公司PPS产销均接近1万吨，成为世界排名第四的PPS供应商。
　　重庆聚狮新材料科技有限公司于2017年10月在重庆长寿经济技术开发区，第一期10000吨装置正式投产，成功产出合格的产品。
　　四川大学与新疆中泰新鑫化学科技有限公司联合开发的万吨级聚苯硫醚生产线已完成装置建设，计划2020年内投产，以满足国内日益旺盛的市场需求。
　　此外， 四川大学在国家“十一五”规划和863计划的支持下，成功开发了聚芳硫醚砜（PASS）、聚芳硫醚酮（PASK）等一系列的PPS结构改性产品，为PPS未来的发展开辟了新的方向。

聚酰亚胺：部分品种领先国际

　　聚酰亚胺（PI）是指主链上含酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要，被广泛应用于航空航天、电子电气、汽车制造、纳米、液晶以及分离膜等高新技术领域，是近半世纪发展起来的芳杂环聚合物中最主要的品种，也是使用温度最高的一类高分子材料。
　　1959年，美国杜邦公司初步报道了芳香族二胺和均苯四甲酸二酐制成的聚酰亚胺树脂的性能，引起了各方的注意。1961年，杜邦公司推出了绝缘用聚酰亚胺清漆“Pyre-ML”，不久，聚酰亚胺薄膜（Kapton H）和聚酰亚胺模塑粉SP也问世。1965年杜邦公司开始对外提供由SP压制的聚酰亚胺塑料成型品Vespel SP，如棒材、片材、板材和零件等。
　　我国聚酰亚胺的相关研究和开发的起步并不晚，应当时化工部的要求，1965年上海市合成树脂研究所组建了聚酰亚胺研究大组，开始了聚酰亚胺单体均苯四甲酸二酐（PMDA）、二苯醚四甲酸二酐（ODPA）、二氨基二苯醚（ODA）和二氨基二苯砜（DDS）的研制；同期中科院长春应用化学研究所丁孟贤团队先后开展了三苯二醚四甲酸二酐（HQDPA）和联苯四甲酸二酐（BPDA）等单体的聚酰亚胺的研究。到目前为止，形成了长春应用化学研究所以聚联苯四甲酰亚胺的研究开发为主，中科院化学所以PMR 聚酰亚胺的研究开发、四川大学以双马来酰亚胺树脂及制品、上海市合成树脂研究所以研究开发聚均苯四甲酰亚胺、聚醚酰亚胺为主，桂林电器科学研究所以研究开发聚酰亚胺薄膜的流延装置为主的合理格局。
　　我国的聚酰亚胺从无到有, 从研究到生产应用, 取得了明显的进展，在某些产品达到国际先进水平，为航天航空工业、电机工业、微电子工业的发展做出了重要贡献, 聚酰亚胺材料已用于运载火箭、卫星、核潜艇、船舶、特种牵引电机、内燃机车、电力机车、芯片封装和平面或柔性显示领域等等。到2018年，国内的聚酰亚胺薄膜产能达到了8000吨，占到全球总量（17000吨）的一半左右。热法双轴拉伸聚酰亚胺薄膜水平达到国际水平，化学法聚酰亚胺薄膜达到了新高度。其中，1999年桂林电科所、溧阳华晶科技公司率先在全国开发成功了真正意义上的热法双轴拉伸（BOPI）生产线。2011年中科院化学所与深圳瑞华泰薄膜科技有限公司合作研发的高性能聚酰亚胺薄膜成功实现产业化，加快了我国在航空航天、太阳能等高端材料领域的国产化进程。2017年深圳丹邦科技（002618）和时代新材（400458）先后在国内率先实现了化学法制备高性能聚酰亚胺研发与产业化实现批量生产（400吨/年）。 2018年中科院化学研究所在国家973项目支持下研制开发了电子级聚酰亚胺薄膜的“化学亚胺化”制备技术。   
　　1.聚酰亚胺塑料
　　1969年上海市合成树脂研究所开发成功半热塑性的聚酰亚胺模塑粉YS20，长期使用温度在220℃。1973年，中科院长春应化所以三苯二醚二酐（HQDPA）为基础开发成功了国内首个热塑性聚酰亚胺RY-1，分为RY-101(模压型)及RY-102（注射、挤出），在徐州造漆厂实现批量生产。
　　1982年上海市合成树脂研究所开发成功耐超低温密封材料聚酰亚胺模塑粉YS20T，长期使用温度在-260~220℃。1985年上海市合成树脂研究所开发成功聚酰亚胺模塑粉YS10，长期使用温度在-269~ 260℃，通过了化工部和航空部门的鉴定，为耐超高温硅板制备做出了重要贡献。1986年上海市合成树脂研究所历时10年开发成功冷法制备自润滑聚酰亚胺模塑粉YS12S（类似Vespel SP-21），长期使用温度在-269~ 260℃。为秦岭发动机的研制作出了重要贡献。
　　1994年上海市合成树脂研究所在全国开发成功了间歇法和连续法生产聚醚酰亚胺（PEI）的工艺。1990年代后期上海市合成树脂研究所在全球率先开发成功可塑性自润滑材料聚酰亚胺模塑粉YS330，长期使用温度在280℃，为我国航空航天的发展做出了重要贡献。
　　1998年，湖北省化学研究所开发成功了50吨/年的甲苯法连续双马来酰亚胺的工艺，将我国的双马来酰亚胺树脂水平提升到国际先进水平。
2000年长春应化所连续获得国家自然科学基金委两个重点基金的支持，在世界上率先系列深入开展了基于不对称异构二酐的聚酰亚胺树脂合成与性能研究，并开发了第二代聚酰亚胺，为不对称聚酰亚胺的开发做出了里程碑式的贡献。2000年上海市合成树脂研究所开发成功玻纤增强聚酰亚胺模塑粉PIGF系列产品，长期使用温度在280℃。2005年常州市广成新型塑料有限公司利用南京工业大学技术开发了国内第二个真正热塑性聚酰亚胺GCPI并实现了规模化生产，玻璃化转变温度265℃。2005年上海市合成树脂研究所开发成功热成粉法制备自润滑材料聚酰亚胺模塑粉YS10-021（类似Vespel SP-21）的新技术，实现了量产，并解决了非塑性材料的成型问题，长期使用温度在280℃。2007年上海市合成树脂研究所开发成功可溶可熔性聚酰亚胺YS20a，并成功用于日本宇航机构的太阳帆上。耐温性和成型性均优于YS20，耐辐照性能接近杜邦的Kapton H薄膜，但可熔接。
　　2011年，中科院长春应化所和北京航材院基于非对称异构联苯二酐研制的RTM聚酰亚胺树脂及其增韧技术等获得国防科技进步二等奖。
　　2.聚酰亚胺复合材料
　　1972年长春地方工业研究所、武汉市塑料十五厂共同开发成功约10吨/年丙酮法制备双马来酰亚胺的生产工艺，用于云母绝缘材料和桐油酸酐固化环氧树脂添加剂。同年成都工学院蔡兴贤、江璐霞小组联合四川东方绝缘材料厂开发成功了双烯丙基双酚A改性双马来酰亚胺预聚体，耐温在150℃以上。
　　1981年上海市合成树脂研究所YB20聚酰亚胺层压板系列产品开发成功，长期耐温230℃；1986年中科院化学研究所研制成功第一代耐316 ℃热固性聚酰亚胺树脂(KH-304)。采用高温真空热压罐制备的大型碳纤维复合材料构件在316 ℃高温下仍然具有优异的综合力学性能，航天航空领域获得大面积工程化应用。
　　1999年中科院化学研究所研制成功电子级耐高温聚酰亚胺涂层胶，在分立器件、半导体芯片、电子封装领域获得广泛应用。
　　2003年中科院化学研究所研制成功第二代耐371℃热固性聚酰亚胺树脂基体(KH-370)。采用高温真空热压罐制备的中型尺寸碳纤维复合材料复杂构件在371℃高温下仍然具有优异的综合力学性能，航天领域获得实际应用。2005年上海市合成树脂研究所YB380聚酰亚胺碳纤维层压板产品开发成功，长期耐温300~320℃。2008年中科院长春应化所和北京航材院共同开发了以α-BPDA和a-ODA：ODA（50∶50）以及4-PEPA为基础的，玻璃化转变温度410℃，满足RTM工艺技术条件的9731树脂；同时利用RTM和“离位”增韧技术，成型的9731复合材料拥有全部自主知识产权，达到国际先进水平。
　　2012年中国科学院化学研究所研制成功第三代耐425 ℃热固性聚酰亚胺树脂基体(KH-425)。制备的天线罩/窗等构件在420 ℃高温下仍然具有优异的综合力学性能，有多种型号在航天等领域获得实际应用。
　　3.聚酰亚胺纤维与泡沫
　　我国在20世纪70年代曾开展过PI纤维研究，但没有资料留存。进入21世纪，我国长春应化所、东华大学、北京化工大学、四川大学等单位开展了PI纤维的研究，并与相应的企业合作，在工程化和产业化有了较大发展。其中，长春应化所与长春高琦PI材料有限公司合作，东华大学与江苏奥神集团合作，北京化工大学与江苏先诺新材料科技有限公司合作，形成各自的产品性能特点和一定产能。
　　经过研究、产业化和市场开发，目前，PI纤维形成耐热和高强高模两大类产品。其中，耐热型PI纤维是指拉伸强度大于0.5GPa、长期使用温度大于260℃的纤维；高强高模PI纤维是指拉伸强度大于3.0GPa、拉伸模量大于100GPa的纤维。根据相关文献，国内外研究单位均有制备出高强高模PI纤维的研究报道，但市场化产品和应用是空白，直到2015年江苏先诺推出此类产品。
　　不论耐热还是高强高模，国内研究和生产单位尽管在研究和产业化方面起步较晚，但PI纤维的技术和规模化发展迅速，产品性能和总体规模都是在国内占据了主导地位。2002年中科院长春应化所聚酰亚胺连续纤维系列产品开发成功，建成吨级纺丝生产线，高强高模聚酰亚胺纤维断裂强度3.5GPa，初始模量120GPa。2008年中科院长春应化所滤材用聚酰亚胺纤维生产工艺开发成功，建成1000吨/年生产线，成功替代进口P84产品。2012年长春高琦聚酰亚胺材料有限公司年产300吨高性能耐热聚酰亚胺纤维及产业化，纤维断裂强度4.0GPa，初始模量150GPa。2015年长春应化所聚酰亚胺长纤维中试工艺开发成功，建成50吨/年中试线，纤维断裂强度4.0GPa，初始模量150GPa。2015年江苏奥神新材料有限公司利用东华大学基本技术开发成功了世界上首套干法聚酰亚胺纤维连续生产线。拉伸强度≥0.7GPa、拉伸模量≥5.0GPa、Tg376℃、Td5% 560℃、延伸率10%~30%。2015年江苏先诺新材料科技有限公司自主设计建造了国内外首条年产30吨/年高强高模PI纤维工程化成套装备，纤维的拉伸强度和模量分别达到3.5GPa和150GPa的纤维。2017年12月，又建成了年产百吨级生产装置，生产出拉伸强度达到4.0GPa的PI纤维，技术达到国际领先水平。
　　2017年中国科学院化学研究所经过10年的持续努力，研制成功耐180 ℃硬质闭孔聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)结构泡沫的国产化，在大型运输机上获得实际应用。同时，研制成功耐320℃聚酰亚胺(PI)硬质闭孔结构泡沫。2017年自贡中天胜新材料科技有限公司成功建成了200吨PI泡沫生产线，可以实现全开孔和95%以上的闭孔率，为我国的船舶装备发展做出了贡献。