一、概述
高温热塑性塑料材料是塑料市场的一个专业化和快速增长的部分。这些用于需要结合非凡性能的特殊应用。获取有关高温热塑性树脂的全面信息，包括它们的主要特性、与金属和热固性树脂的比较以及主要应用。
01.什么是高温热塑性塑料？
高温热塑性塑料是塑料市场中一个专业化且快速增长的部分。今天，可高温熔融加工的热塑性塑料市场包括许多聚合物系列，每个系列都包含几种聚合物类型。塑料行业通常使用“高性能”、“工程聚合物”和“标准”或“商品”塑料等术语来描述这些材料的应用。
这些是可熔融加工的塑料。它们具有长期使用温度高于 150°C 和短期使用温度高于 250°C 的结构能力。这些材料需要结合非凡的特性。
根据它们的应用，它们必须具有出色的短期和长期热稳定性、耐化学性和耐辐射性、耐燃烧性以及通常与金属相当的出色机械性能。
高温热塑性塑料的另一个显着特征是它们的成本，它比更通用的塑料平均高出 10 倍。不仅是这些聚合物的出色温度性能引起了人们的兴趣并导致了相对较高的增长率。在许多应用中，它们的耐化学性、耐磨性和其他性能特性甚至比耐热性更受重视。有时这些高温热塑性塑料也被称为“高性能塑料”。
02.是什么使它们具有耐热性
高温热塑性塑料通常通过在其分子结构中引入刚性芳环而不是脂肪族基团来获得耐温性。这限制了主链的运动，并且需要断开两个化学键（与脂肪族结构中的一个相比）才能进行链断裂，如下图所示：
热老化导致芳香族和直链聚合物的降解
因此，机械性能、高温能力和耐化学性大大提高，通常可以与交联的热固性聚合物相当甚至更好。
03.如何提高耐高温塑料的性能？
高温热塑性塑料用于需要结合非凡性能的特殊应用中。根据它们的应用，它们必须具有卓越的短期和长期热稳定性、耐化学性和耐辐射性、耐燃烧性以及通常等同于金属的卓越机械性能。
高温热塑性塑料通过复合和改性得到了显着改进。通过使用特殊的增强材料，例如玻璃纤维，可以比基础聚合物进一步提高耐热变形性和刚性。碳氟化合物或石墨颗粒等添加剂将显着改善滑动摩擦特性。
04.高耐热热塑性塑料的分类
这些用途广泛的高温热塑性树脂广泛应用于各行各业的各种应用中。高温热塑性树脂的分类图示如下。
高温热塑性树脂通常按大于 150°C 的连续使用温度 (CUT) 或相对热指数 (RTI) 分类。
这些温度被认为是材料的最大有用使用温度，其中关键性能不会因热降解而受到不可接受的损害。但是，必须非常小心地为任何聚合物材料指定“最高使用温度”。在高温下，塑料不仅会软化，还会开始热降解。
在高温下软化但在较低温度下开始降解的塑料只能考虑在低于其开始降解的温度下应用。
真正的最高连续使用温度取决于您如何定义“连续”使用。时间和负载将影响答案，确切的聚合物结构以及可能使用的添加剂、改性剂或增强剂也会影响答案。
每种高温热塑性树脂在加工特性和性能方面都有其自身的优缺点。高温热塑性树脂的选择通常取决于权衡与应用相关的这些优点和限制以及所涉及的成本。
尽管与其他工程塑料相比，平均价格较高，而且目前全球市场处于动荡状态，但高温热塑性树脂仍被认为是塑料行业增长最快的领域之一。今天，高温热塑性树脂市场包括许多聚合物，主要包括可熔融加工的聚酰亚胺、砜聚合物、聚芳醚酮、聚苯硫醚等。
05.高耐热热塑性结构
高温热塑性塑料（与所有聚合物一样）包含两种分子结构：无定形（随机有序）和结晶（高度有序）。出于实际目的，热塑性塑料要么是无定形聚合物，要么是具有无定形和结晶区域的半结晶聚合物。
两种类型之间的主要区别之一是它们对温度的反应方式。
无定形和结晶高温热塑性塑料都用于需要苛刻性能的汽车、航空航天、医疗和电气/电子行业。
06.耐高温塑料的优缺点
高温塑料与金属
高温热塑性塑料具有超过 150°C 的连续工作温度。然而，它们的耐高温特性提供了其他有价值的性能特征。
这些包括耐磨性和耐化学性。高温塑料还可以在许多应用（例如汽车）中减轻重量，因此通常被认为是金属替代品。 下表总结了高温热塑性塑料与金属相比的优缺点。
高温热塑性塑料与热固性塑料
高温热塑性塑料也经常被认为是环氧树脂、酚醛树脂、聚酯等热固性聚合物的替代品。与热固性塑料相比，高温热塑性塑料的主要优点和缺点总结在下表中。它们表现出良好的温度性能，因为它们具有高玻璃化转变温度 Tg。它们还具有出色的韧性和高延展性，表现为高拉伸应变断裂和低吸湿性。一般而言，纯热塑性树脂的机械性能与热固性树脂的机械性能相当，而且往往更好。
纯热固性树脂与高温热塑性树脂的比较
高温热塑性塑料的高 Tg 导致高熔体粘度，这会使它们难以复合和加工成成品部件。通常需要接近分解温度的高加工温度来降低熔体粘度。例如，聚酰亚胺表现出非常高的 Tg，但它们的熔融加工性被认为很差。开发具有增强性能的流动性非常好的高温热塑性塑料是该行业不断发展的主题。
二、高温热塑性塑料的市场领域和应用
01.汽车行业
高温热塑性塑料用于制造汽车工业中要求苛刻的应用。最有价值的特性是高耐热性、尺寸稳定性、强度和对多种化学品的耐受性。这些特性导致金属和热固性材料等传统材料的替代。在过去的十年中，塑料的使用总体上有所增长，这主要是因为它的重量轻，从而提高了燃油效率。塑料制品还提供：
汽车是 PPS、PEI 和 PEEK 等高温热塑性塑料的最大市场领域。
未来趋势将继续受到成本和重量减轻的影响。在生命周期成本方面，环境因素也将发挥越来越重要的作用。在机动车使用寿命结束时，回收塑料的需求将会增加。对更高质量的材料以及更多地使用安全性、舒适性和美学特征的需求也将不断增加。