有機(jī)高分子材料在長期高溫環(huán)境中，會發(fā)生兩種變化。一是物理變化，如軟化、熔融等，破壞尺寸穩(wěn)定性；另一種是化學(xué)變化，如發(fā)生分解、氧化、環(huán)化、交聯(lián)、降解等反應(yīng)，破壞成分穩(wěn)定性。在低溫或超低溫環(huán)境中，高分子材料則可能出現(xiàn)硬化、脆化等現(xiàn)象。材料發(fā)生這些變化將導(dǎo)致性能下降，壽命縮短，乃至失去使用價(jià)值。評價(jià)高分子材料的耐熱性和耐寒性，即要求在使用的溫度環(huán)境中，材料在相對長時(shí)間內(nèi)不發(fā)生上述變化。

對于結(jié)晶度高的材料，其使用溫度主要由熔點(diǎn)Tm決定；對于無定型高分子材料，使用溫度主要由玻璃化溫度Tg決定。對于塑料來講，Tg是其耐熱性的標(biāo)志，對于橡膠而言，Tg則是耐寒性的標(biāo)志。此外，表征材料熱性能的參數(shù)還有：分解溫度Td（通常Td>Tm或Tf）和脆化溫度Tb（Tb<Tg）。工業(yè)上常采用維卡軟化溫度、熱變形溫度、馬丁耐熱溫度等實(shí)用測量方法來表征。除溫度外，還應(yīng)包括材料耐溫的時(shí)間，環(huán)境的影響及材料性能變化的程度等。

提高材料耐熱性的關(guān)鍵是提高材料的Tg、Tm和Td，主要方法為：

1）提高分子鏈的剛性，在主鏈中減少單鍵，引入共軛雙鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。大部分耐熱高分子主鏈上有此類結(jié)構(gòu)，如聚砜，Tg=190℃。

2）提高分子鏈的規(guī)整性，提高結(jié)晶度；或引入極性基團(tuán)，使分子間產(chǎn)生氫鍵，增強(qiáng)分子間作用力，提高Tg。如普通的無規(guī)聚苯乙烯（a-PS）的Tg=100℃，而全同立構(gòu)聚苯乙烯（i-PS）可以結(jié)晶，其熔點(diǎn)Tm=240℃。

3）采用交聯(lián)方法，限制分子鏈運(yùn)動(dòng)，既提高耐熱性，又提高物理、力學(xué)性能。如輻射交聯(lián)的聚乙烯，耐熱溫度達(dá)250℃，遠(yuǎn)高于聚乙烯的熔點(diǎn)；又如具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱固性樹脂，其耐熱性一般都較好。

4）采用復(fù)合方法，如尼龍-66的熱變形溫度約80℃，將其與30%的玻璃纖維復(fù)合后，不僅強(qiáng)度提高，熱變形溫度也升高到250℃。

5）關(guān)于橡膠材料的耐熱性。為了保證橡膠高彈性不受損，不能采用提高分子鏈剛性、或結(jié)晶、交聯(lián)等方法，原則上只能從提高分子化學(xué)鍵鍵能著手（選用耐熱橡膠品種），使之不易發(fā)生熱降解或熱交聯(lián)。

改善橡膠材料的耐寒性。原則上應(yīng)考慮增大分子鏈柔順性，減少分子間作用力，削弱分子鏈中規(guī)整部分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成，降低Tg，降低結(jié)晶能力。

主要方法有：

1）增塑法。采用凝固點(diǎn)低、粘度大、沸點(diǎn)高、蒸汽壓低的增塑劑，降低Tg。

2）改性法。改變橡膠分子鏈結(jié)構(gòu)（如順式、反式結(jié)構(gòu)比例），降低結(jié)晶速度。硅橡膠（聚二甲基硅氧烷）是一種既耐熱又耐寒的優(yōu)良橡膠。使用溫度從-70℃到250℃，原因在于一則Si—O鍵的鍵能大（大于C—C鍵），不易熱分解，二則其內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘低，分子鏈柔順性好。