引子： 我们今天依赖的大多数高性能聚合物，如聚砜（简称PSF或PSU）、聚醚砜（PES）、聚苯砜（PPSU）和PPS，都是在1965年到1985年之间引入的。以下是它们如何进入咱们的工程材料工具箱的。

新聚合物的研发进入新时代，新材料的发展历程似乎变得越来越平淡，当今研发的故事与过程不再那么丰富多彩，并且研发过程也没有得到很好的记录。这可能是因为研究从过去独立工作的创造性和有灵感的个体转移到了现在拥有良好结构化研发计划的大型化学公司。不可否认，1965年之后开发的聚合物往往是与高性能相关的材料。 

并非所有高性能聚合物都是在历史发展的后期（上世纪六七十年代以后）才出现的。如前所述，聚酰胺-酰亚胺（polyamide-imide)，商业上称为Torlon，在20世纪50年代中期首次在杜邦公司开发，然后在1960年代初由阿莫科公司（Amoco）商业化。（今天，它是索尔维公司/Solvay的产品。） 尼龙最早在1930年代被创造出来，可以说是第一个工程热塑性塑料。但我们今天依赖的大多数高性能聚合物都是在1965年到1985年之间引入的。

 联合碳化物公司（Union Carbide）在1965年以Udel的商标名商业化了聚砜（PSF)。帝国化学工业公司（ICI）和3M也大约在同一时间为这种化学材料申请了专利。这将无定形聚合物的玻璃化转变温度（Tg）上限从聚碳酸酯的150-155°C提高到了185-190°C，同时这种新材料有很好的耐水解性。在1970年代初至中期开发的聚醚砜（PES）和聚苯砜（PPSU），将高性能无定形热塑性塑料的热性能扩展到了215-220°C。当然，Torlon在耐热性方面超过了这些材料。但是，要加工这种具有很高热性能的材料很不容易，还要对刚加工出来的产品进行恰当的后处理（又叫回火）才能达到最佳的性能，使得这种材料成为了一种小众材料。

 聚苯硫醚（PPS）最初是在1967年由在菲利普斯石油公司（Philips Petroleum）工作的埃德蒙兹（Edmonds）和希尔（Hill）生产的，他们通过将二氯苯与硫化钠反应，如图示所示。材料以商品名Ryton商业化生产，最初的等级是基于支链聚合物，依赖于相对较高的填料和增强材料。后来的等级是基于线性聚合物，呈更浅的自然颜色。PPS是最早研发出来的高性能半结晶聚合物，为了实现最佳结晶水平，其模具温度必须高于一般的水温模具的温度（也就是说，要用高油温模具）。

 当PPS最初开发时，这一点（回火加工）并没有被很好地理解，当材料首次提交给安捷伦实验室（Underwriters Laboratories）进行相对热指数（RTI）测试时，造成了相当大的混乱。RTI评级是基于在长期暴露于高温下由于氧化导致的性能损失。通常，聚合物在老化前会展现出一组基准性能，然后当试样被放置在设置在各种高温下的烘箱中时，这些性能会随时间下降。老化温度与产生一定初始性能损失所需的时间之间的关系在加速时间框架内被表征，以产生出现在UL黄卡上的RTI值。

 当第一批PPS样品提交时，它们是在没有产生完全结晶的条件下成型的。当放入烘箱时，结晶继续进行，导致强度和刚度异常增加，而不是预期的有序下降。随后，结晶象解释了一切，所以，制作新样品时采用了高油温的模具，实现了更好结晶与稳定的结构。PPS提供了行业中一些最高的RTI值，许多等级达到了200-240°C的评级。该聚合物还提供了出色的耐化学性和无需添加剂即可阻燃的特性。菲利普斯（Phillips）在2014年退出了PPS业务，将产品线卖给了索尔维（Solvay）。

 1978年，第一批聚醚醚酮（PEEK）样品在ICI生产，三年内推出了完整的商业等级目录，以Victrex的商标名推出。这进一步提升了高性能半结晶聚合物的耐热性。这种在结晶形式下，具有前所未有的343°C的熔点和143°C的Tg。随后在这种化学上的创新产生了聚醚酮（PEK），熔点为373°C，Tg为160°C，并最终产生了PEKEKK的材料，Tg为170°C，熔点为387°C，与锌压铸合金提供的性能相当。

 聚酰亚胺基化学（Polyimide-based chemistries）也在这一时期得到了进一步发展。热固性聚酰亚胺最早是在1908年由Marston Bogert和Roemer Renshaw在实验室中创造的。商业化要晚得多，1953年，Walter Edwards和Robinson Maxwell在杜邦公司为基于四甲基二苯甲烷酸的聚酰亚胺申请了专利。该产品被称为Vespel，它是至今为止性能最高的聚合物之一。然而，最初的化学是（热固性）交联材料。在1970年代末到1980年代末，酰亚胺化学被重新构想为热塑性形式，超越了Torlon的领域。其中最著名的例子是聚醚酰亚胺（PEI），最初由GE塑料公司（现为SABIC）开发，经过J.G. Wirth领导的团队近十年的开发后，终于在1982年以Ultem的商标名商业化。

 作为一种无定形聚合物，PEI与高耐热的砜的Tg相匹配，同时充分地发展了酰亚胺结构，使其不需要像聚酰胺-酰亚胺那样进行后模具烘烤程序。虽然最初的PEI材料的Tg仍然比PAI低65°C，但这一差距已经通过创新缩小了。今天，技术上可能生产出Tg为310°C（590°F）的聚合物。

 然而，就像所有这些高性能材料一样，在当今的成型机框架内，熔体可加工性成为一个问题。一种Tg为310°C（590°F）的无定形聚合物可能至少需要410°C（770°F）的加工温度，非常接近大多数成型机能够达到的最高温度。因此，这种产品线的商品等级，以Extem的商标名销售，通常最高在约270°C（518°F）。

随后，就像聚酰亚胺化学材料适应实际应用与加工一样，许多其它高性能热塑性材料也要经过调整或改性以便适应现实。加工条件非常苛刻，需要高熔体和模具温度以及高压注射成型。如果材料能够结晶，可能需要几个小时的后烘烤程序来实现最佳结晶度。此外，熔体温度必须提高，但这些材料如果长时间暴露在加工温度下，可能会发生交联。因此，熔体在料管中的停留时间又要尽可能短。

 在同一时期开发的高性能家族中有一个成员，实际上起源于19世纪末的化学，值得特别对待。这就是被称为液晶聚合物（LCP）的一类材料。这材料似乎不符合无定形和半结晶的一般类别，并且它们提供了一些独特的特性，将在我们下一篇文章中讨论。