蹇锡高,中国工程院院士,亚太材料科学院院士,有机高分子材料专家,大连理工大学教授,博士生导师。现任大连理工大学高分子材料研究所所长、辽宁省高性能树脂工程技术研究中心主任、教育部科技委委员、《中国材料进展》副理事长、中国塑料加工工业协会专家委员会副主任、中国新材料技术协会名誉会长、中国膜工业协会专家委员会副主任、中国石油与化学工业联合会专家委员会副主任等职,享受国务院政府特殊津贴。

长期从事高性能高分子材料合成、改性及其加工应用新技术研究,在高性能工程塑料、高性能树脂基复合材料、耐高温特种绝缘材料、涂料、耐高温高效功能膜等领域做出了重大创造性成就和贡献。以第一完成人获国家技术发明奖二等奖两项,曾获中国发明专利金奖和日内瓦国际发明展特别金奖。先后被评为国家有突出贡献中青年专家,获中国石油和化工行业影响力人物、辽宁省优秀专家等荣誉称号,其中2022年在中国化工学会成立一百周年纪念大会期间被评为“中国化工百年百人”领军人物。所领导的团队获评教育部首批“全国高校黄大年式教师团队”、科技部“耐高温工程塑料创新团队”、国家自然科学基金委员会创新群体。

三十多年来蹇锡高院士研究团队(以下简称“研究团队”)坚持做一件事情,希望杂萘联苯聚芳醚系列树脂高性能工程塑料及其加工应用新技术能为国家的经济建设和国防军工领域尽一份绵薄之力。

材料是一切科学的载体。高性能、功能性高分子材料是航天航空、电子电气、交通运输、能源动力、国防军工等领域的重要材料基础,对国家支柱产业的发展,尤其是国家安全的保障起着重要或关键的作用。高性能工程塑料是高性能高分子材料重要的组成部分,其在高温下仍保持高强度、高韧性、高绝缘能力、耐辐照等优异综合性能。高性能工程塑料是在 20 世纪 60 年代国际军备竞赛促使下发展起来的,长期受西方发达国家垄断、封锁。

高性能工程塑料是主要结构 为芳环或 / 和 芳杂 环的聚合物,已商业化的主要包括聚芳醚、聚芳酰胺、聚芳酰亚胺、 聚芳酯等 几类,其他品种,如聚苯并咪唑、聚苯并 唑 、聚苯基三嗪、聚 吡咙 等新型全芳香杂环聚合物由于聚合单体难以合成及聚合条件苛刻等均未大规模工业化。

传统高性能工程塑料存在的问题是耐热性和 溶解性呈反向 变化关系,耐热温度越高,溶解性越差,甚至不溶解。这致使其合成难,成本高,加工方式单一 ( 只能热成型加工 ) ,应用领域受限。科学界和工业界都十分关注开发耐高温可溶解的新品种,希望实现高性能、低成本、可控制备。

▲ 杂萘联苯二胺单体的化学结 构和计算机模拟的立体结构

在大量实验基础上,研究团队总结出“引入全芳环非共平面扭曲的分子链结构可赋予高聚物既耐高温又可溶解的优异综合性能”的分子结构设计思想。在上述思想指导下,进而开发杂 萘 联苯新型二 酐 、二胺、二酸单体,新型二胺单体的化学结构和计算机模拟立体结构。从图可见,杂 萘 联苯新型二胺单体同样具有 扭曲非 共平面结构。杂 萘 联苯新型二 酐 和二酸单体也具有类似的结构特点,由它们 制得聚芳 酯、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺 酰 亚胺、聚苯并咪唑、 聚均三嗪 等聚合物同样具有既耐高温又可溶解的特点,并保持了优异综合性能

研究团队从 20 世纪 80 年代末开始研究耐高温高性能聚合物,针对传统高性能聚合物溶解性差的问题,从分子结构设计出发,将扭曲、非共平面的二氮杂 萘 酮联苯结构引入到聚合物分子主链中,阻碍结晶,改善聚合物的溶解性, 全芳杂 环结构还可以提高聚合物的耐热性,并通过聚合工艺创新开发新催化体系和新溶剂体系,提高分子量,创制出既耐高温又可溶解、综合性能优异的高分子量新型含二氮杂酮联苯结构高性能树脂体系( 又称为联苯高性能树脂体系) ,涵盖了聚芳醚、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚芳酯、聚苯并咪唑、 聚均三嗪 、邻苯二甲 腈 树脂等高性能工程塑料品种。

▲ 杂 萘 联苯高性能聚合物的技术平台

PPBESK :杂 萘 联苯共聚芳醚 砜 酮

研究团队经过三十多年的研究,已建立了一个涵盖所有高性能工程塑料品种的杂 萘 联苯高性能聚合物的技术平台 。在图 中,杂 萘 联苯聚芳 醚系列 聚合物已经在大连保利新材料有限公司进行科技成果转化,目前有设计产能为 500 t/a 的生产线,其他品种完成了扩试技术或者中试技术,能提供小批量的供货能力

从 1990 年至今的研究中,先后有 14 名教师、 100 多名研究生参与了杂 萘 联苯聚芳醚高性能树脂的相关研究工作,并承担了国家重点研发计划项目、 863 重大项目、国家自然科学基金项目,以及其他纵向类项目,还有各种企事业委托项目,合计 100 余项。从“八五”期间的小试、“九五”期间的 100 吨 / 年中试到“十五”期间的 500 吨 / 年工业化示范生产线的试车成功,杂 萘 联苯聚芳醚树脂的应用领域也不断扩展,已经在航空航天、舰船、轨道交通、环保、石油化工、能源等众多领域得到推广应用。在杂 萘 联苯聚芳 醚系列 树脂方面的研究已发表学术论文 400 余篇,获得授权发明专利 50 余项。其中,含二氮杂 萘 酮联苯结构新型聚芳醚 砜酮及其 制备法获得 2003 年国家技术发明奖二等奖,杂 萘 联苯聚醚 腈砜 系列高性能树脂及其应用新技术获得 2011 年国家技术发明奖二等奖、 2015 年中国专利奖金奖和 2016 年日内瓦国际发明展特别金奖,以及省部级科技奖励 10 项。

▲ 研究团队获得的部分重要荣誉证书

《 杂萘联苯型聚芳醚高性能树脂及其应用技术 》为“高性能高分子材料丛书”之一, 是研究团队多年的研究成果总结。本书主要展示杂 萘 联苯聚芳醚高性能树脂及其在复合材料、涂料和 骨植入 材料领域的应用,而在高效分离 膜领域 的应用将另行整理出版,在新能源电池等领域应用已经在出版物《高性能电池关键材料》的第 7 章进行了详细阐述。

杂 萘联苯型聚芳 醚高性能树脂及其应用技术

蹇 锡高等著 . 北京 : 科学出版社 , 2025 . 1

( 高性能高分子材料丛书 / 蹇 锡高总主编 )

ISBN978 - 7 - 03 - 081117 - 2

本书第 1 章至第 5 章主要介绍杂 萘 联苯类双酚单体及其与活性双卤单体合成的杂 萘 联苯聚芳醚酮、杂 萘 联苯聚芳醚 砜 、杂 萘 联苯聚芳醚 砜 酮杂 萘 联苯聚芳醚 腈 等系列树脂的结构与性能,讨论聚合影响因素和控制方法,研究分子 链结构 对物理性能、加工性能的影响,并通过共聚或共混方法调控其加工性能。在应用方面 ( 第 6 章至第 11 章 ) ,主要介绍了杂 萘 联苯聚芳 醚系列 树脂增韧改性热固性树脂,在增韧热固性树脂的同时能保持较好的工艺性能和耐热性能;杂 萘 联苯聚芳醚高性能复合材料的成型工艺,包括碳纤维增强热塑性复合材料和玻璃纤维增强热塑性复合材料,以及其他类功能性复合材料的研究;杂 萘 联苯聚芳醚涂料及其绝缘漆等研究,最后介绍杂 萘 联苯聚芳醚树脂在皮质骨植入材料方面的应用,及其提高骨整合能力的表面改性方法。本书的内容来源于课题组研究生的学位论文和已发表的期刊论文。

全书由 蹇 锡高院士领衔,并负责框架的设定,组织章节的撰写;由王锦艳教授和刘程教授负责统稿和审校。其中,王锦艳教授负责第 1 章至第 4 章的撰写,宗 立率教授 负责第 6 章 6.1 、 6.2 和 6.4 节的撰写,刘程教授负责第 5 章、第 6 章 6.3 节、第 7 章至第 9 章的撰写,翁志焕教授负责第 10 章的撰写,柳承德教授负责第 11 章的撰写。此外,大连理工大学 宗立率副教授 ,以及博士生张锋锋和 祖愿 帮忙整理了第 1 章至第 4 章、第 6 章 6.1 、 6.2 和 6.4 节,博士生顾宏剑、乔越、贾航和潘晓彤帮忙整理了第 5 章、第 6 章 6.3 节、第 7 章至第 9 章。特别感谢以上团队成员的科研贡献和在本书撰写、修改过程中给予的大力支持和帮助。

最后,诚挚感谢“八五”国家重点科技攻关计划、“九五”国家重点科技攻关计划 ( 编号 97-564-01-06 ) 、“十五” 863 计划 ( 编号 2011AA033402 和 2003AA033g ) 、“十二五” 863 计划 ( 编号 2015AA033802 ) 、“十三五”国家重点研发计划 ( 编号 2017YFB0307600 ) 、国家自然科学基金重大研究计划重点项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年科学基金项目、国家火炬计划 ( 编号 2004EB030192 ) 等长期以来对杂 萘 联苯高性能树 脂及其应用技术开发的大力支持和资助,正是上述项目的不断支持,才形成了本书的研究成果并得以出版发行。

本文 摘编自《 杂萘联苯型聚芳醚高性能树脂及其应用技术 》( 蹇 锡高等著 . 北京 : 科学出版社 , 2025 . 1 )一书“前言”,有删减修改,标题为编者所加。

( 高性能高分子材料丛书 / 蹇 锡高总主编 )

ISBN978 - 7 - 03 - 081117 - 2

责任编辑:翁靖一

本书为“高性能高分子材料丛书”之一。高性能工程塑料具有耐高温、高强度、高绝缘、耐辐照等优异综合性能,属于战略性新材料。含二氮杂 萘 酮联苯结构高性能工程塑料已成为这一领域最重要的新成员,其在航天航空、电子电气等高技术和国防军 工领域 的应用研发取得显著进展。该系列高性能树脂兼具耐高温可溶解特性,解决了传统高性能工程塑料不能兼具耐高温可溶解特性的技术难题,综合性能优异,加工方式多样,应用领域广泛。上述树脂的深加工产品,如高性能树脂基复合材料、耐高温功能涂料、胶黏剂、特种绝缘漆、漆包线、高频 覆 铜板、功能膜等,已广泛应用于航天航空、电子电气等高技术和国防军工等许多领域。本书介绍了含二氮杂 萘 酮联苯聚芳 醚系列 新型高性能工程塑料合成方法及其在复合材料、涂料等领域的应用研究进展。

本书可为高性能高分子材料领域的科学研究工作者、技术开发人员、高等院校师生提供相关的研究参考。

(本文编辑:刘四旦)

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