聚酰胺(PA)是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂。PA具有优异的力学性能、耐磨性、耐溶剂性、自润滑性和减振降噪等特性，成为需求量较大的工程塑料，已广泛应用于电子电器、汽车行业、体育用品等领域[1-3]。但PA的吸水率大，影响高低温尺寸稳定性[4]。由于高端电子、航空航天等领域中，材料需要在高温下持续工作而不变形，因此对耐高温PA的需求不断提高。耐高温PA可长期在150 ℃下使用[5]，主要通过高温高压溶液缩聚法、低温溶液缩聚法、胺脂交换法、界面聚合法、直接熔融缩聚法等方法合成[6]。提高PA耐热性的主要手段是在其分子主链上引入芳环，芳环的刚性及酰胺键的氢键共同作用，使PA具有优异的耐热性[7]。PA根据主链成分的不同可分为全芳香族PA和半芳香族PA。全芳香族PA分子链中存在大量苯环，使其具有优异的耐热性和力学性能，但由于苯环的刚性使其不溶于普通溶剂且熔点接近分解温度，因此加工难度较大[7]。半芳香族PA中存在脂肪链，不仅使脂肪族PA的结晶度高、柔韧性好，还具有全芳香族PA耐热性好、力学性能优异的特性[8]。1芳香族聚酰胺研究进展常见的芳香族耐高温PA包括：聚对苯二甲酰己二胺(PA6T)、聚对苯二甲酰壬二胺(PA9T)、聚对苯二甲酰葵二胺(PA10T)、聚对苯二甲酰十二烷二胺(PA12T)等，此类芳香族PA通常由脂肪族二元胺和对苯二甲酸缩聚而成。1.1聚对苯二甲酰己二胺聚对苯二甲酰己二胺（PA6T）是一种具有较好的耐溶剂性、耐热性以及力学性能的半芳香工程塑料，在一定条件下由对苯二甲酸(PTA)和己二胺经缩合聚合[9]。由于均聚的PA6T熔融温度高，使其加工困难。在实际应用中，通常在分子主链中引入其他脂肪族PA或长碳链半芳香族PA进行共聚，以降低PA6T的熔点，从而实现熔融加工[10]。为了改善PA6T加工困难的缺点，Gao等[11]采用两步缩聚法，合成交替共聚酰胺alt-PA6T/62和无规共聚酰胺ran-PA6T/62。alt-PA6T/62和ran-PA6T/62的熔点分别为321 ℃和294 ℃，最大降解温度分别为477 ℃和470 ℃，2种共聚酰胺的熔点(Tm)相比纯PA6T均有所下降。PA62单元引入得到共聚酰胺，相比PA6T具有更好的加工性能，并且交替序列分布的共聚酰胺，具有更好的耐高温性和尺寸稳定性。通过改性使PA6T具有良好的加工性能，在此基础上开发功能性PA6T逐渐引起研究者的广泛关注。Peng等[12]探究一定含量玻璃纤维(GF)和不同比例阻燃剂磷酸二乙酯铝(AlPi)，对PA6T/6共聚酰胺的力学性能、热学性能及阻燃性能的影响。结果表明：添加20份AlPi时，复合材料极限氧指数(LOI)达到29.5%，UL-94达到V-0(1.6 mm)等级。添加30份GF时，聚合物基体的比表面积扩大，抑制AlPi的团聚，并在拉伸过程中有效抑制裂纹的扩展，使复合材料的力学性能劣化程度降低。周贵阳等[13]探究AlPi复配勃姆石(BM)对PA6T/66体系阻燃改性的协同作用。BM的加入使燃烧时CO的释放量显著降低，说明AlPi和BM之间存在明显的阻燃协同作用。Zhang等[14]利用高分辨率的13C-NMR测试，得到含PA6T单元的共聚酰胺的特征峰，定性测定共聚酰胺的组成。通过定量测定特征峰面积，确定各组分的浓度。使用气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)，对生成的单体的组成和浓度进行检测，与13C-NMR分析的结果一致，证明13C-NMR分析测定未知共聚酰胺具有可行性，为以后的研究者提供新思路。1.2聚对苯二甲酰壬二胺聚对苯二甲酰壬二胺（PA9T）是由PTA和长碳链的脂肪族二胺壬二胺制备。与PA6T相比，PA9T分子链中亚甲基的浓度更高，而酰胺键的浓度较低，因此PA9T的分子链弹性更好、结晶速率快、熔点(306 ℃)比PA6T低，具有加工性和耐热性。为了提高PA9T的尺寸稳定性，制备高弹性模量的PA9T复合材料，余海翔[15]研究GF和海泡石改性PA6/PA9T复合体系。研究表明：GF和海泡石复合填充母料可协同提高弹性模量，降低PA9T的尺寸收缩率。随海泡石的用量提高收缩率呈下降趋势。对PA6/PA9T结晶性进行分析，结果表明：PA6与PA9T分子发生酰胺交换反应，降低共聚酰胺的结晶速率和结晶度。加工成型条件的探究和优化，对聚合物及其复合材料的商品化进程具有重要的推动作用。Tanaka等[16]研究不同的加工条件，对碳纤维增强PA9T复合材料力学性能的影响。通过不同温度下拉伸实验，评价高温环境对PA9T/CF和PA6/CF力学性能的影响规律。结果表明：PA9T/CF保温时间越长，拉伸强度越高。成型压力为10 MPa，保温时间为900 s时，PA9T/CF的孔隙率最好为0.38%。PA9T/CF比PA6/CF具有更高的耐热性，其玻璃化转变温度(Tg)为125 ℃。近年来，对聚合物晶体结构和结晶行为的基础研究逐渐受到研究者的重视。Yamamoto等[17]通过广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线衍射(SAXS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和差示扫描量热(DSC)等测试，研究PA9T的晶体结构和相变行为，确定PA9T在室温下的晶体结构，得出非亚甲基部分呈现Z字型构象。对于PA9T的相变，发现其熔融前在190~270 ℃（从Ⅰ相变为Ⅱ相）和270~310 ℃（Ⅱ相转变为Ⅲ相）的范围内，表现两阶段相变，从Ⅱ相至Ⅲ相的转变是Ⅱ相熔融再结晶到Ⅲ相。通过控制柔性亚甲基段和刚性酰胺的比例，能够改变相变温度和熔点，为设计新型聚酰胺提供新思路。1.3聚对苯二甲酰癸二胺聚对苯二甲酰癸二胺（PA10T）是一种生物基半芳香族耐高温聚酰胺，其原料癸二胺源于可再生的生物基材料蓖麻油，受到研究者的青睐。纯PA10T具有良好的加工性能、较低的吸水性和优良的力学性能，是一种潜力较好的高性能工程塑料[18]。付绪兵等[19]分析2015年~2020年PA10T的改性研究情况，详细总结从改性方法到性能研究的科研进展。对聚合过程进行分析研究，更有利于掌握最佳的聚合工艺，制备性能优异的材料。邹海龙等[20]通过DSC、TG分析和FTIR手段，对PA10T盐的固相聚合过程进行研究。研究表明：PA10T在常压固相聚合的过程主要分为2个阶段：第1阶段是部分PA10T盐分解释放葵二胺；第2阶段是PA10T盐发生缩聚反应且释放水分子。采用常压固相聚合反应，葵二胺挥发量大，应尽量避免PA10T分解造成二元胺挥发，影响高分子量聚合物的合成，前期在高压下合成是一种有效的办法。PA10T/10I是一种具有透明性与耐热性的功能性芳香族PA[21]，其透光率可以达到90%。肖伟等[22]采用熔融缩聚法，成功合成PA10T/10I，对不同10I单元含量的PA10T/10I的非等温结晶动力学进行研究。结果表明：随着PA10I单元含量的增加，共聚物的结晶能力提升，且PA10T/10I的成核可能同时包含均相成核和异相成核。李召朋等[23]将含有吡啶基团的2,5-吡啶二羧酸引入PA10T的分子链中，通过成盐、预聚、固相增黏“三步法”制备PA10T/10Py共聚酰胺。由于PA10Py链段的加入抑制氢键的形成，提高PA10T的加工性能，相似的结构使其在保持良好的耐热性，同时提高聚合物的结晶性，从而使力学性能得到提升。加入适量的吡啶环，能够制备具有良好加工性能和力学性能的半芳香聚酰胺材料。1.4聚对苯二甲酰十二碳二胺聚对苯二甲酰十二碳二胺（PA12T）的长碳链结构使其具有耐冲击性、耐摩擦性、耐化学药品性、耐吸水性和尺寸稳定性等性能[24]，分子链段中苯环和酰胺键的浓度较低，其熔点为294 ℃，有利于熔融加工。PA12T和PA10T是我国自主研发的芳香族PA，其合成是以水为溶剂，符合绿色环保的理念，具有发展潜力。为了研究PA12T的最佳工艺条件，曹民等[25]以去离子水为溶剂，采用预聚加固相增黏的工艺合成PA12T，探究PA12T的最佳工艺条件及其影响因素。结果表明：最佳工艺条件为预聚温度245 ℃，封端剂苯甲酸用量为PTA物质的量的0.07，排水比例为25%，合成的PA12T具有良好的热稳定性和较好的力学性能，为PA12T的工业化生产提供参考。随着科技的发展，新的合成设备不断出现，新的合成工艺也逐渐被探究。黄文蕊等[26]在PA12T合成过程中，利用微波能够使吸波材料快速、均匀升温，在微波辅助条件下制备耐高温半芳香尼龙PA12T。与传统聚合方法相比，微波辅助聚合反应周期大幅度缩短，聚合反应更均匀，分子量分布较窄，为后续固相聚合反应得到高质量PA12T产物奠定有利基础。聚酰胺材料使用寿命主要受抗热氧化能力限制[27]。Ren等[28]研究臭氧老化对PA66、PA12T、聚间苯二胺(PMIA)和聚对苯二胺(PPTA)材料的影响。研究表明：在臭氧老化过程中，PA先发生自由基氧化反应，导致分子链降解，并产生颜色变化；随后分子降解占主导地位，导致黏度、力学强度、结晶度和热稳定性下降，并且形成含氧基团产物。PA66、PA12T、PMIA和PPTA由于分子主链的化学结构不同，其耐臭氧老化性能不同，PPTA耐臭氧老化性能最好，PA66耐臭氧老化性能最差。此研究为PA抗臭氧能力进行铺垫。2芳香族聚酰胺改性方法随着芳香族聚酰胺应用领域的不断扩大，对其功能化和高性能化的改性研究逐渐增多[29]。目前针对芳香族聚酰胺的改性方法可归纳为：化学共聚改性和物理共混改性。2.1化学共聚改性对芳香族PA进行共聚改性是指将一种或多种共聚物单体，引入其分子链中进行接枝或嵌段共聚，以达到改善性能的目的。共聚改性的方法除了可以改善芳香族PA的加工性外，对芳香族PA的阻燃性、透明性、结晶性、力学性能等也进行有效改善，以满足不同领域的使用需求。Feng等[30]将不同长度的脂肪链段共聚至PA10T中，合成一系列共聚酰胺10T/10X(X=6，8，10，12，14，16)，随着10X单元脂肪链长度的增加，抗拉强度有所下降，但断裂伸长率和缺口冲击强度相比PA10T显著上升。除了引入脂肪族PA单体外，芳香PA与其他半芳香族单体共聚，也能够得到具有良好加工性能的耐高温PA。李建伟等[31]研究不同预聚工艺对PA5T/6T共聚物影响，制备满足工业化应用的耐高温PA5T/6T共聚物，并进一步与PA6T/66进行对比。结果表明：180 ℃低温排水工艺，可有效抑制戊二胺脱氨环化副反应，得到高黏度的PA5T/6T。Wang等[32]采用原位缩聚和熔融共混法，制备PA6T/6/氧化石墨烯(GO)复合材料，并研究接枝链长度对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明：PA6T/6长接枝链可以提高复合材料的抗拉强度，短接枝链可以显著促进PA6T/6的结晶，起协同增强的作用。Dong等[33]将PA6T低聚物涂覆在碳纤维上，以形成反应性聚合物层以改性纤维表面结构。研究表明：CF完全润湿并形成更粗糙的表面，并且上面附着大量极性酰胺基团，与未改性碳纤维相比，复合材料的拉伸强度提高20%。Tong等[34]基于PA10T/10I和聚乙二醇(PEG)，采用“一锅法”成功合成新型热塑性聚酰胺弹性体。此弹性体是嵌段共聚物，其中硬段选用PA10T/10I，软段选用PEG。通过改变硬段和软段的分子量或化学结构，可以得到力学性能不同的热塑性聚酰胺弹性体，以满足各种需求。刘冰肖等[35]采用“一锅法”，成功合成PA10T/6T共聚酰胺。结果表明：PA10T/6T的熔融温度较PA10T有所下降，具有较宽的加工窗口。PA6T链段的引入没有改变聚合物的晶体生长方式，对聚合物的热稳定性没有明显影响。Ai等[36]利用1,3-双（3-氨基丙基）四甲基二硅氧烷(DS2)，合成一种新型硅单体改性PA10T。随着DS2单元含量从3%增至10%，断裂伸长率从36%增至136.9%，当DS2含量为5%，缺口冲击强度比纯PA10T提高72%，PA10T的韧性得到明显改善。2.2物理共混改性共混改性主要是以芳香族PA为基体，通过物理共混的方式添加高强度纤维、无机粒子和相应助剂，得到力学性能较优的芳香族PA复合材料。与共聚改性相比，共混改性的操作方便简单，制备工艺容易控制。PA6T/6I是一种新型半芳香PA树脂，通过调节PA6T盐和PA6I盐的比例，可得到透明PA或耐高温PA。倪金平等[37]研究不同类型抗氧剂，对PA6T/6I的透明性和黄变的影响。有机抗氧剂的加入提高PA的透光率和黄变性能，而无机抗氧剂H10增加PA的雾度使得透明度下降，抗氧剂的引入还可以提高PA6T/6I的热稳定性。Lee等[38]研究PA66、PA6T、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚(PPE)与多壁碳纳米管(CNT)共混制备的纳米复合材料。当CNT含量为1%，PA66/PA6T/PPE/CNT复合材料的导电率比PA66/PPE/CNT复合材料的导电率高4个数量级。将碳纤维、GF等高强度纤维加入聚合物基体中，以聚合物提高力学性能一直是研究者们关注的热点。张娜娜[39]利用短切GF制备GF增强PA12T复合材料。当GF含量为30%，拉伸强度提高2.17倍，弯曲强度提高3.12倍，缺口冲击强度提高2.02倍。并且GF的加入使复合材料的吸水率降低，尺寸稳定性和耐热氧老化性能得到提升。为了充分挖掘短纤维增强PA6T/6I的材料潜力，需要进行包括各向异性材料行为在内的具体构件计算。Stadler等[40]采用不同的失效准则和疲劳模型，描述组件在使用寿命期间的行为，提出一种新的方法确定纤维取向分布。该方法仅使用少量的测量参考点，可以预测注塑成型板上不同样品提取位置和角度的纤维取向值。为了得到具有更高韧性的PA12T复合材料，付鹏等[41]采用不同质量分数的马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)，对PA12T进行共混改性。结果表明：当POE-g-MAH质量分数为10%，PA12T复合材料具有优异的抗冲击性，表现良好的韧性。并且POE-g-MAH的加入，使复合材料中PA12T的结晶度更高，熔点增加。3芳香族聚酰胺的应用在纺织领域，芳香族PA纤维因其柔韧性、弹性回复率、耐磨性、耐碱性、吸湿性及轻量性方面，与聚酯纤维相比性能较好，广泛应用于各种纺织领域[42]。近年来，由于半芳香PA的分子链较全芳香PA的柔顺性更好，更有利于纺丝纤维的形成，在纺织领域的应用逐渐受到研究者关注。但因其成本较聚酯纤维高一倍，新制作投资研发成本高，是人们目前应关注的问题。在电子电器领域，随着21世纪5G时代发展，电子电器及通信行业的不断扩张，对电子元器件的要求也不断提升，逐渐向小型化、高效化、集成化发展。小型化和高效化使电子元器件要求在狭小的工作环境内高负荷的运作，特别是焊接组装工艺技术的不断革新，要求材料要具有优异耐热、导热性。芳香族PA由于具有较好的耐高温性，在电子电器领域应用的越来越多。在汽车工业领域，轻量化、节能化以及低碳化是现代汽车产业发展的趋势，也是对环境保护的选择。实现汽车的轻量化可以使其节能减排，减少汽车部件之间的摩擦磨损，延长使用寿命，因此汽车上保险杠外壳、仪表盘、进气格栅等逐渐被一些工程塑料替代。在汽车发动机、控制系统、传动系统、进气装置等部位，芳香族PA由于具有优异的耐摩擦磨损性、耐热性和耐腐蚀性，成为理想的替代材料。目前很多汽车制造厂商已使用芳香族PA制造汽车零部件。4结论目前对于开发芳香族PA新品种，对现有芳香族PA进行功能化改性已取得一些成果，制备一些新型功能化的芳香族PA。但芳香族PA在发展过程中还存在以下一些问题：（1）原位共聚的改性手段对工艺的要求相对苛刻，不适合工业大规模生产，需要对合成工艺条件进行优化再应用到工业生产。（2）有关导电、导热、高韧性等功能化的芳香族PA的改性研究较少，未来需要更关注芳香族PA改性方向。（3）原料二胺的合成工艺复杂、成本高，从原料合成及投资研发方面降低芳香族PA的制造成本，更有利于其大规模应用。（4）芳香族PA工业生产及废品的处理容易对环境造成一定的影响，制备生物基可降解的芳香族PA是未来发展的趋势。