結構材料（Structural Material）泛指以力學性能為基礎，用來制造受力構件、結構部件的材料。結構材料在對材料的力學性能有要求之外，往往針對材料的不同應用環境、應用條件、加工條件等有著其他的物理、化學性能要求。隨著航空航天、交通運輸、能源動力等領域的不斷發展，為適應新產業的發展和科技的進步，傳統結構材料在持續地進化，高性能結構材料作為新型材料應用和工業制造的重要物質基礎，是國際上競爭最激烈的高技術新材料領域之一。

高性能結構材料可以按照材料大類分為金屬類工程結構材料、先進陶瓷材料、高分子合成材料以及復合材料。本文將就4種典型的高分子類高性能結構材料進行介紹。

01、聚苯硫醚樹脂（PPS）

聚苯硫醚樹脂（PPS）是一種結晶性新型高性能熱塑性樹脂，具有優良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、機械性能、尺寸穩定性以及優良的電性能，作為高分子結構材料在電子電器、汽車、機械、航空航天及化工領域均有廣泛應用，是工程塑料中耐熱性最好的品種之一。

表-應用領域分析

據美國市場研究機構GVR報告顯示，2018年全球聚苯硫醚（PPS）市場規模估計為11.9億美元，預計在2019-2025年PPS復合年增長率將達到8.8%，尤其是汽車輕量化和穩定性市場，目前國內原料售價約6692美元/噸。

全球主要的生產企業包括索爾維、Fortron、東麗、DIC、吳羽化學、新和成等，年產能高達15萬噸以上。國內目前具備穩定生產能力的只有浙江新和成、重慶聚獅，以及新投產的兩家企業：內蒙古磐迅和珠海長先，其他基本處于停產狀態，其中新和成和重慶聚獅是未來極有可能跨入全球PPS產能前五的國內PPS企業。

02、聚醚醚酮樹脂（PEEK）

聚醚醚酮樹脂（PEEK）是1978年由英國帝國化學工業公司（ICI）開發出來的特種高分子材料，具有自潤滑、耐高溫性、阻燃性好、耐腐蝕、耐水解、耐磨損以及抗疲勞等優良的綜合性能，在許多特殊領域可以代替陶瓷、金屬等傳統材料，主要應用于航空航天、汽車工業、電子電器和醫療器械等領域。

目前，全球最主要的聚醚醚酮原料廠家為英國威格斯 （Victrex）、德國贏創（Evonik） 和比利時索維爾（Solvay）。另外，美國杜邦（DuPont），德國巴斯夫（BASF）、日本三井東壓化學（Mitsui Chemicals）、美國爾特普（RTP Company）等公司也都先后發布了聚醚醚酮的產品。德國贏創公司收購了中國吉大資助研發的聚醚醚酮研究成果，并與自身研發工藝結合，在2007年實現聚醚醚酮產業化。

經過40多年的應用開發，PEEK的產品種類型號、參與企業和應用領域都在不斷拓展，保持較高的行業增速。但因其價格較高，在特種工程塑料中占有的市場份額較少。歐美主流企業多年來通過并購和自主開發（或合作開發）相結合的方式，依靠擴大生產規模以產生規模效應、積極開發改性及復合新產品，以及通過下游產業的合作開發來不斷拓展應用范圍，尋找出路。

我國目雖然已有PEEK合成的自主研發技術，并且一定程度上解決了PEEK原料成本過高的問題。但是我國的PEEK產業鏈發展較發達國家還有很大差距，尤其在高附加價值下游應用的拓展方面，受整體工業制造能力的限制，難以占據優勢。隨著我國大型飛機、軌道客車、汽車工業、醫療和國防軍工產業的發展，對于以PEEK為代表的特種工程塑料需求也在不斷提高，尤其在提升高性能產品的生產和加工能力方面的要求十分迫切。 

03、聚酰亞胺（PI）樹脂

聚酰亞胺（PI）樹脂最早由美國杜邦公司（DuPont）于上世紀60年代開發成功，具有突出的耐熱性能、機械性能和電氣性能。美國國家航空航天局Lewis研究中心（NASA Lewis Research Center）于20世紀70年代研發出單體反應原位聚合型（PMR）聚酰亞胺樹脂，由于其較優的機械強度，優異的耐溫等級和電性能，以及相對較好的成型加工性能，成為第一種被應用于航空用結構件復合材料樹脂基的聚酰亞胺樹脂材料，顯著提高了整體結構材料的耐溫性能。此后，隨著聚酰亞胺材料的研究和發展，其作為高性能結構材料被越來越廣泛地應用于對輕質高強、耐溫性能等要求較高的航空航天等領域。

商用方面，聚酰亞胺樹脂的典型牌號包括美國杜邦公司（Dupont）的Vespel®、Aurum®，比利時索爾維公司（Solvay）的Torlon®，以及美國通用公司（GE）的Ultem®等。航空軍工方面，美國國家航空航天局（NASA）的納迪克酸酐（NA）封端PMR型熱固性樹脂LARC-RP-46，具有397℃的Tg，使用溫度可達371℃，可作為耐高溫部件應用于飛機發動機冷端和外圍；由美國國家航空航天局Langley研究中心（NASA Langley）開發出的苯乙炔苯酐（PEPA）型聚酰亞胺樹脂PETI-5，則具有更好的流動性和加工性，并且克服了以往聚酰胺樹脂韌性較弱的缺點，并在高溫條件下3萬小時長期黏結實驗中表現了優異的性能穩定性，只是該項目依托于美國高速民航運輸機計劃（HSCT）半路叫停，沒有后續的應用成果消息。此外，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）開發出的TriA-PI樹脂，采用不對稱二酐作為單體，得到了玻璃化溫度343℃，斷裂伸長率大于14%，綜合性能良好的純樹脂，已經在航空領域進行試用。

我國的聚酰亞胺樹脂產業涉及企業、機構超過60家，在高性能結構類聚酰亞胺樹脂方面以研究開發為主，其在航空航天方面的應用研究主要由國家級別的航空材料研究單位、相關方向高校以及相關方向國有大型企業為主，在技術上同國外仍有一定差距。

04、聚砜樹脂

聚砜（PSF或PSU）指的是結構中有烴基-SO?-烴基結構單元的一類熱塑性聚合物材料。這類聚合物材料以其良好的韌性和高溫下的穩定性聞名。1965年，美國聯合碳化物公司（Union Carbide）首先將聚砜生產工業化，由于原材料成本較高，加工較難，聚砜一般用于對材料要求十分苛刻的用途。比利時索爾維（Solvay）是聚砜產品的業界領導者，其開發的Acudel®改性PPSU產品具有197℃的熱變形溫度，且抗沖擊強度優于PSU，水解穩定性優異，耐化學性良好。其中，Acudel®79000專為飛機客艙內飾件而制備，符合FAA 有關低釋熱、低發煙和低毒性氣體排放的嚴格要求。

我國的聚砜產業發展仍然維持在低端產品級別，在高端醫用結構件、特種性能結構件等領域沒有突破國外的技術，諸多研發機構與企業仍在積極就相關領域開展攻堅突破工作，希望在產品性能、高端產品成本以及產能上有所突破。