交聯聚苯乙烯（cross-linked polystyrene, CPS），是一種剛性、透明的絕緣材料，通過交聯共聚反應的工藝制成，是已知的最佳介電材料之一，耗散因數是尼龍的 200 倍。CPS與其他高溫、超高頻電介質相比，具有在負載下抵抗變形的剛性和能力，在千兆赫頻率范圍內具有穩定的電氣特性。

交聯聚苯乙烯 CPS 是微波透鏡、微波電路、天線、同軸電纜連接器、聲音換能器、電視衛星天線和聲納透鏡的理想選擇。CPS的其他應用包括無損材料測試設備、監視設備、雷達窗口、天線罩和導彈制導系統外殼。還有一項有趣應用是雷達透鏡，用于從快速的高空飛機繪制地球表面圖。

圖片信息來自C-LEC官網

外       觀：白色半透明、拋光后透明

反應機理：本體+交聯劑，通過熱、光或輻照引發交聯聚合反應

成型工藝：模具澆注，熱固成型

成品樣式：主要為板料和棒料，其他形狀取決于模具

聚苯乙烯（PS），是指由苯乙烯單體（St）聚合而成的高聚物，是一種應用廣泛性僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的熱塑性材料。聚苯乙烯大分子一般為首尾結構，由飽和的碳鏈形成主鏈，側基則是大量的苯環，其結構式如圖1所示：

圖1 聚苯乙烯結構示意圖

交聯聚苯乙烯（CPS），是以苯乙烯（St）為單體，二乙烯基苯（DVB）為交聯劑，經過自由基交聯共聚反應合成的具有體型網絡結構的交聯共聚體，其結構式如圖2所示。

圖 2 交聯聚苯乙烯（CPS）的結構示意圖

得益于交聯結構，交聯聚苯乙烯CPS擁有了極優異的介電性能，以及更高的熱穩定性、耐化學腐蝕性、耐高壓擊穿、高抗輻射、高模量和空間穩定性等特點，在微波窗口、導彈天線罩、制導系統、聲納轉換器、高頻電路基板雷達天線罩以及軍用通信衛星天線窗口等領域具有廣泛的應用需求。

密度低：

密度1.05g/cm3，比丙烯酸樹脂低 15%，比聚四氟乙烯低一半。

介電性能：

介電常數為2.53，損耗因數低至0.0004，不同頻率下（尤其是在1MHz~500GHz）介電性穩定并無顯著變化；適用于微波鏡頭、微波電路、天線、同軸電纜連接器、聲音傳感器、電視衛星天線和聲納鏡頭。

耐高電壓沖擊：

介電強度>21kv/mm，遠優于丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯和其他塑料；交聯聚苯乙烯能夠承受高電壓，可以用于高壓絕緣體，制造間隔開關盒等耐高壓配件。例如，美國的C-Lec的交聯聚苯乙烯產品 Rexolite 已成功用于高壓絕緣錐，其性能優于丙烯酸類樹脂。

耐輻射性：

交聯聚苯乙烯的耐輻射優異，其耐輻射型優于大多數塑料，暴露在1000Mrads 的輻照下，其介電損耗幾乎不變。在粒子輻照下力學性能保持良好。

剛性和尺寸穩定性：

交聯聚苯乙烯沒有永久變形或塑性流動，生產制備時已進行了內應力消除，在后期使用時不需要再進行應力消除，因此具有剛性大、尺寸穩定性好等優點。例如Rexolite在負載10到2000PSI，溫度20-50℃的條件下不產生永久變形和塑性流動。此外，鑄造過程是在無應力的條件下進行的，所以在制件的機械加工前中后并不需要應力輔助。

寬溫度范圍：

推薦工作溫度為100°C；玻璃化轉變溫度114°C；在 -270°C 至 176°C 范圍內保持出色的介電性能（無負載短時間）。

光學性能優異：

交聯聚苯乙烯的光學性能突出，其光透過率基本與丙烯酸樹脂相當，一英寸厚板可見光透過率為87%。折光指數1.59，1.604，1.585分別對應589、486、656 納米入射光。與丙烯酸樹脂透鏡組合用于顏色校正。

聲學性能優異：

交聯聚苯乙烯的聲音的阻隔性接近于水，聲音傳播速度為93*10"1秒，透氣性小，可忽略。其吸水性小于萬分之五，浸于沸水中1000小時介電常數不改變。

優異的耐化學性：

對酸、堿、鹽溶液、脂肪烴溶劑具有良好的化學耐受性；接觸芳香烴會導致膨脹，應避免。

良好的機械加工性：

可使用任何形式的機械加工方法進行加工。由于有很高的耐冷流性和沒有應力，可以采用機械或激光束切割，且公差小，經打磨后精度可達 0.0001。如果采用尖銳的工具以及打過程中不過熱，不會開裂。

雖然交聯聚苯乙烯（CLPS）是一種超高性能的低介電絕緣材料，但是只有極少企業掌握了合成與制造技術，主要難點在于CPS的制造工藝，熱固成型的復雜度很高；其次是不同原料的性能存在差距，制造出的功能材料也有千差萬別。

塊狀、大尺寸交聯聚苯乙烯材料的合成需要通過本體+交聯劑，在引發劑、熱、光或輻照射線作用下引發交聯聚合的方法進行。具體的聚合過程如下：

苯乙烯(St)和二乙烯基苯（DVB）在引發劑（偶氮二異丁腈(AIBN)）、紫外光、γ 射線等的作用下，發生自由基交聯共聚合反應，反應方程式如圖3所示。在低轉化率階段，St與DVB將按自由基共聚合反應進行，當單體轉化率達到一定程度的時候，將發生凝膠反應。由于含有兩個雙鍵的二乙烯基苯第一個雙鍵的活性比第二個雙鍵的活性高得多，所以聚合反應初期在線形聚苯乙烯大分子鏈上生成許多所謂“懸掛雙鍵”；第二個雙鍵的活性要低得多，一旦這些懸掛雙鍵開始聚合則意味著凝膠化過程的開始，立刻產生交聯的體型聚合物。

圖 3 交聯聚苯乙烯自由基交聯共聚合反應方程式

CPS在 500Ghz 范圍內保持 2.53 的介電常數，耗散因數極低。CPS材料將介電性能、穩定性、可加工性和耐化學性獨特地結合在一起，使其成為各種行業的多功能選擇。CPS主要應用的行業包括以下：

軍事

CPS 因其高介電強度和微波透明度而廣泛用于軍事。它用于雷達系統、精確制導彈藥、高頻通信設備、電子戰設備以及監控系統的光學元件，在苛刻的軍事環境中提供增強的信號清晰度、可靠性和耐用性。

航空 航天

CPS在各種環境條件下的輕質和穩定特性使其適用于航空航天應用。它用于需要承受極端溫度和壓力而不會變形或失去功能的部件。它在雷達系統中的使用，尤其是飛機和衛星，由于其對微波和其他形式的輻射透明，因此意義重大。

通信

對于電子和電信，CPS 的高介電強度和低損耗角正切使其成為需要高效信號傳輸和最小能量損失的組件的理想選擇。它用于高頻應用，例如天線、連接器和絕緣體。它能夠最大限度地減少信號損失，這對于維護高級電子設備中通信的完整性至關重要。

醫療

在醫療行業，CPS 用于其輻射透明度至關重要的應用。它存在于 X 射線機和 MRI 掃描儀等診斷成像設備的組件中。CPS 能夠允許各種形式的輻射不受干擾地通過，這對于創建清晰準確的成像至關重要。

科學研究

研究機構利用CPS 在科學儀器中的光學清晰度和精度。它用于光學系統的組件和實驗裝置中，其中其穩定的非反應特性很重要。它的耐化學性還使其適用于暴露于各種化學品的實驗室設備。

制造業

在各種工業環境中，CPS的可加工性和穩定性受到重視。它用于制造精確尺寸和形狀保持性至關重要的精密部件。它對多種化學品的耐受性使其成為需要耐腐蝕性的環境中的首選材料。

在以上的行業中，CPS典型的應用包括：

圖片信息來自C-LEC官網

交聯聚苯乙烯最初是在第二次世界大戰期間為美國軍隊開發的，用于同軸電纜連接器。有兩家制造商共享市場，即陶氏化學和通用電氣。

戰后，陶氏化學將其 Q200.5 的制造權轉讓給聚合物公司，通用電氣將其 Texolite 1422 生產設施出售給 Rex 公司。

Rex Corporation 將 Texolite 更名為 Rexolite? 并注冊了商品名稱。然后它相繼傳給了 Brand Rex、Dodge Industries、Oak Materials 和 Norplex Oak。

對于所有這些制造商，Rexolite? 的生產僅限于厚度不超過 2 英寸的板材和直徑不超過 4 英寸的棒材。

在 1960 年代初期，C-LEC Plastics 開發了一種工藝，可以生產厚達 6 英寸的無應力板材和直徑達 8 英寸的棒材，為交聯聚苯乙烯創造了新的市場。C-LEC 將此材料作為 Dielco 100 銷售。

在 1970 年代中期，Norplex Oak 終止了 Rexolite? 的生產，并將商品名稱權傳遞給了 C-LEC Plastics。

在 1990 年代中期，Polymer Corporation 停止了其 Q200.5 的生產。C-LEC 通過研發和計算機控制不斷改進生產技術。已經生產了厚度超過 10 英寸、直徑超過 6 英尺的無應力鑄件。

美國 C-LEC 公司

C-Lec Plastics Inc，作為塑料行業的創新者和領導者，其生產的Rexolite? 是一種獨特的交聯聚苯乙烯微波塑料，以其穩定的電氣特性而著稱，在千兆赫茲頻率范圍內保持一致。這些特性使 Rexolite? 成為聲學、光學和射頻域中使用的高頻電路基板、微波元件和透鏡應用的熱門選擇。Rexolite? 還以其光學透明度而聞名，呈現出溫和的黃色調，在加工和拋光時類似于丙烯酸。此外，它保持了尺寸穩定性，并以其出色的聲音傳輸質量而聞名。自開發Rexolite?以來，由于其獨特的特性，Rexolite? 已應用于各種領域，包括電子、電信和航空航天。

表 1 Rexolite? 的典型性能

表格數據信息來自C-LEC官網

深圳科瑞沃科技有限公司

作為高頻微波通訊、電子工程和國防軍工等高端應用領域跑出的一匹新材料黑馬，深圳科瑞沃科技實現了自主研發國產化替代的交聯聚苯乙烯介質材料的技術突破，開發了XCPS? 交聯聚苯乙烯材料，填補國內該領域的技術空白。

表 2 XCPS? 的典型性能

表格數據信息來自科瑞沃公司官網

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