交联聚苯乙烯（cross-linked polystyrene, CPS），是一种刚性、透明的绝缘材料，通过交联共聚反应的工艺制成，是已知的最佳介电材料之一，耗散因数是尼龙的 200 倍。CPS与其他高温、超高频电介质相比，具有在负载下抵抗变形的刚性和能力，在千兆赫频率范围内具有稳定的电气特性。

交联聚苯乙烯 CPS 是微波透镜、微波电路、天线、同轴电缆连接器、声音换能器、电视卫星天线和声纳透镜的理想选择。CPS的其他应用包括无损材料测试设备、监视设备、雷达窗口、天线罩和导弹制导系统外壳。还有一项有趣应用是雷达透镜，用于从快速的高空飞机绘制地球表面图。

图片信息来自C-LEC官网

外       观：白色半透明、抛光后透明

反应机理：本体+交联剂，通过热、光或辐照引发交联聚合反应

成型工艺：模具浇注，热固成型

成品样式：主要为板料和棒料，其他形状取决于模具

聚苯乙烯（PS），是指由苯乙烯单体（St）聚合而成的高聚物，是一种应用广泛性仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的热塑性材料。聚苯乙烯大分子一般为首尾结构，由饱和的碳链形成主链，侧基则是大量的苯环，其结构式如图1所示：

图1 聚苯乙烯结构示意图

交联聚苯乙烯（CPS），是以苯乙烯（St）为单体，二乙烯基苯（DVB）为交联剂，经过自由基交联共聚反应合成的具有体型网络结构的交联共聚体，其结构式如图2所示。

图 2 交联聚苯乙烯（CPS）的结构示意图

得益于交联结构，交联聚苯乙烯CPS拥有了极优异的介电性能，以及更高的热稳定性、耐化学腐蚀性、耐高压击穿、高抗辐射、高模量和空间稳定性等特点，在微波窗口、导弹天线罩、制导系统、声纳转换器、高频电路基板雷达天线罩以及军用通信卫星天线窗口等领域具有广泛的应用需求。

密度低：

密度1.05g/cm³，比丙烯酸树脂低 15%，比聚四氟乙烯低一半。

介电性能：

介电常数为2.53，损耗因数低至0.0004，不同频率下（尤其是在1MHz~500GHz）介电性稳定并无显著变化；适用于微波镜头、微波电路、天线、同轴电缆连接器、声音传感器、电视卫星天线和声纳镜头。

耐高电压冲击：

介电强度>21kv/mm，远优于丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯和其他塑料；交联聚苯乙烯能够承受高电压，可以用于高压绝缘体，制造间隔开关盒等耐高压配件。例如，美国的C-Lec的交联聚苯乙烯产品 Rexolite 已成功用于高压绝缘锥，其性能优于丙烯酸类树脂。

耐辐射性：

交联聚苯乙烯的耐辐射优异，其耐辐射型优于大多数塑料，暴露在1000Mrads 的辐照下，其介电损耗几乎不变。在粒子辐照下力学性能保持良好。

刚性和尺寸稳定性：

交联聚苯乙烯没有永久变形或塑性流动，生产制备时已进行了内应力消除，在后期使用时不需要再进行应力消除，因此具有刚性大、尺寸稳定性好等优点。例如Rexolite在负载10到2000PSI，温度20-50℃的条件下不产生永久变形和塑性流动。此外，铸造过程是在无应力的条件下进行的，所以在制件的机械加工前中后并不需要应力辅助。

宽温度范围：

推荐工作温度为100°C；玻璃化转变温度114°C；在 -270°C 至 176°C 范围内保持出色的介电性能（无负载短时间）。

光学性能优异：

交联聚苯乙烯的光学性能突出，其光透过率基本与丙烯酸树脂相当，一英寸厚板可见光透过率为87%。折光指数1.59，1.604，1.585分别对应589、486、656 纳米入射光。与丙烯酸树脂透镜组合用于颜色校正。

声学性能优异：

交联聚苯乙烯的声音的阻隔性接近于水，声音传播速度为93*10"1秒，透气性小，可忽略。其吸水性小于万分之五，浸于沸水中1000小时介电常数不改变。

优异的耐化学性：

对酸、碱、盐溶液、脂肪烃溶剂具有良好的化学耐受性；接触芳香烃会导致膨胀，应避免。

良好的机械加工性：

可使用任何形式的机械加工方法进行加工。由于有很高的耐冷流性和没有应力，可以采用机械或激光束切割，且公差小，经打磨后精度可达 0.0001。如果采用尖锐的工具以及打过程中不过热，不会开裂。

虽然交联聚苯乙烯（CLPS）是一种超高性能的低介电绝缘材料，但是只有极少企业掌握了合成与制造技术，主要难点在于CPS的制造工艺，热固成型的复杂度很高；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万别。

块状、大尺寸交联聚苯乙烯材料的合成需要通过本体+交联剂，在引发剂、热、光或辐照射线作用下引发交联聚合的方法进行。具体的聚合过程如下：

苯乙烯(St)和二乙烯基苯（DVB）在引发剂（偶氮二异丁腈(AIBN)）、紫外光、γ 射线等的作用下，发生自由基交联共聚合反应，反应方程式如图3所示。在低转化率阶段，St与DVB将按自由基共聚合反应进行，当单体转化率达到一定程度的时候，将发生凝胶反应。由于含有两个双键的二乙烯基苯第一个双键的活性比第二个双键的活性高得多，所以聚合反应初期在线形聚苯乙烯大分子链上生成许多所谓“悬挂双键”；第二个双键的活性要低得多，一旦这些悬挂双键开始聚合则意味着凝胶化过程的开始，立刻产生交联的体型聚合物。

图 3 交联聚苯乙烯自由基交联共聚合反应方程式

CPS在 500Ghz 范围内保持 2.53 的介电常数，耗散因数极低。CPS材料将介电性能、稳定性、可加工性和耐化学性独特地结合在一起，使其成为各种行业的多功能选择。CPS主要应用的行业包括以下：

军事

CPS 因其高介电强度和微波透明度而广泛用于军事。它用于雷达系统、精确制导弹药、高频通信设备、电子战设备以及监控系统的光学元件，在苛刻的军事环境中提供增强的信号清晰度、可靠性和耐用性。

航空 航天

CPS在各种环境条件下的轻质和稳定特性使其适用于航空航天应用。它用于需要承受极端温度和压力而不会变形或失去功能的部件。它在雷达系统中的使用，尤其是飞机和卫星，由于其对微波和其他形式的辐射透明，因此意义重大。

通信

对于电子和电信，CPS 的高介电强度和低损耗角正切使其成为需要高效信号传输和最小能量损失的组件的理想选择。它用于高频应用，例如天线、连接器和绝缘体。它能够最大限度地减少信号损失，这对于维护高级电子设备中通信的完整性至关重要。

医疗

在医疗行业，CPS 用于其辐射透明度至关重要的应用。它存在于 X 射线机和 MRI 扫描仪等诊断成像设备的组件中。CPS 能够允许各种形式的辐射不受干扰地通过，这对于创建清晰准确的成像至关重要。

科学研究

研究机构利用CPS 在科学仪器中的光学清晰度和精度。它用于光学系统的组件和实验装置中，其中其稳定的非反应特性很重要。它的耐化学性还使其适用于暴露于各种化学品的实验室设备。

制造业

在各种工业环境中，CPS的可加工性和稳定性受到重视。它用于制造精确尺寸和形状保持性至关重要的精密部件。它对多种化学品的耐受性使其成为需要耐腐蚀性的环境中的首选材料。

在以上的行业中，CPS典型的应用包括：

图片信息来自C-LEC官网

交联聚苯乙烯最初是在第二次世界大战期间为美国军队开发的，用于同轴电缆连接器。有两家制造商共享市场，即陶氏化学和通用电气。

战后，陶氏化学将其 Q200.5 的制造权转让给聚合物公司，通用电气将其 Texolite 1422 生产设施出售给 Rex 公司。

Rex Corporation 将 Texolite 更名为 Rexolite® 并注册了商品名称。然后它相继传给了 Brand Rex、Dodge Industries、Oak Materials 和 Norplex Oak。

对于所有这些制造商，Rexolite® 的生产仅限于厚度不超过 2 英寸的板材和直径不超过 4 英寸的棒材。

在 1960 年代初期，C-LEC Plastics 开发了一种工艺，可以生产厚达 6 英寸的无应力板材和直径达 8 英寸的棒材，为交联聚苯乙烯创造了新的市场。C-LEC 将此材料作为 Dielco 100 销售。

在 1970 年代中期，Norplex Oak 终止了 Rexolite® 的生产，并将商品名称权传递给了 C-LEC Plastics。

在 1990 年代中期，Polymer Corporation 停止了其 Q200.5 的生产。C-LEC 通过研发和计算机控制不断改进生产技术。已经生产了厚度超过 10 英寸、直径超过 6 英尺的无应力铸件。

美国 C-LEC 公司

C-Lec Plastics Inc，作为塑料行业的创新者和领导者，其生产的Rexolite® 是一种独特的交联聚苯乙烯微波塑料，以其稳定的电气特性而著称，在千兆赫兹频率范围内保持一致。这些特性使 Rexolite® 成为声学、光学和射频域中使用的高频电路基板、微波元件和透镜应用的热门选择。Rexolite® 还以其光学透明度而闻名，呈现出温和的黄色调，在加工和抛光时类似于丙烯酸。此外，它保持了尺寸稳定性，并以其出色的声音传输质量而闻名。自开发Rexolite®以来，由于其独特的特性，Rexolite® 已应用于各种领域，包括电子、电信和航空航天。

表 1 Rexolite® 的典型性能

表格数据信息来自C-LEC官网

深圳科瑞沃科技有限公司

作为高频微波通讯、电子工程和国防军工等高端应用领域跑出的一匹新材料黑马，深圳科瑞沃科技实现了自主研发国产化替代的交联聚苯乙烯介质材料的技术突破，开发了XCPS® 交联聚苯乙烯材料，填补国内该领域的技术空白。

表 2 XCPS® 的典型性能

表格数据信息来自科瑞沃公司官网

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