雜環化合物高分子是主鏈含有重復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，由于航空航天、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、層壓或模壓制品、泡沫塑料，并可用于涂料或膠粘劑等。
簡介
聚合物主鏈上含有重復的雜環結構的一類高分子。一般是通過使分子鏈形成環狀結構的聚合反應（環化縮聚反應）來制得，因而可用來合成耐高溫的梯形聚合物或半梯形聚合物，為軍事 技術和航天工業開發提供新型特殊的耐高溫材料。梯形聚合物的分子是由兩條線形分子鏈組成的平面或螺旋形的梯格狀結構。這種梯格狀結構賦予聚合物高的耐熱性、耐輻射、高強度、尺寸穩定和優良電絕緣性能。例如聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚苯基惡林。聚苯并咪唑吡咯（吡嚨），吡嚨一般由芳香族四胺和芳族二酐反應制得。是一種具有優良耐輻射和耐熱性的聚合物，在空氣中315℃加熱1500小時失重僅10%，在400℃加熱7～8小時失重也不超過10%。還有聚雙苯并咪唑苯菲繞啉（BBB聚合物），BBB聚合物可用干法或濕法紡絲，BBB纖維的耐熱性僅次于碳纖維，在短時間內可耐熱1200℃，在空氣中加熱至600℃，失重不超過10%，在氮氣中加熱至700℃失重在5%以下，在650℃時仍能保持一定強度。
結構對性質的影響
由于雜環化合物引進高分子主鏈中，對其性質產生三種影響：①環狀結構增加了高分子鏈的剛性，使玻璃化溫度、熔點或軟化點比一般高分子高;②大多數雜環高分子含有兩個或兩個以上共軛芳雜并環，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Nh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 聚亞胺 在雜環高分子中，只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 聚苯并咪唑 雖有不少品種牌號，大都只限于小規模生產（見聚苯并咪唑）。
③ 聚苯基喹？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？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）中于室溫下縮聚，再經高溫處理后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個共軛芳雜并環，因此比聚酰亞胺、聚苯并咪唑對熱穩定。吡嚨薄膜至少在250°C能長期保持較好的性能，并能耐1010拉德高能輻照，此外，還具有自熄性。 ⑤ 聚苯并噻唑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。聚苯并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。
聚苯并噻唑是黃色或褐色固體，有優異的耐熱性，熱氧化穩定性比聚苯并咪 唑和聚苯并？唑好，在500°C加熱1小時的等溫熱失重為20%；只溶于硫酸；在40%氫氧化鉀溶液中沸騰36小時后無變化。脂族聚合物可以紡絲或在甲酸中澆鑄成膜。纖維的結晶度取決于分子量的大小，伸長率在20%～60%之間，模量為18～25克力/旦。
⑥ 聚苯基－1,2,4－三 由雙酰胺與芳族四羰基化合物于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，如聚苯并？唑、聚－1,3,4-?二唑、聚苯并？嗪酮等都是耐高溫雜環高分子。
參考資料 >