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行业动态

化工新材料提升性能是关键

文字:[大][中][小] 2015-12-3    浏览次数:631    

  化工新材料一直是化工科技研发最活跃的领域,同时也是发展信息、航空、航天、能源、生物、汽车、建筑、医药等涉及国民经济各个领域的重要基础材料,具有广阔的发展前景。在此次年会举办的围绕橡塑助剂等功能新材料和基于节能减排的石油化工新材料的两个论坛上,结合化工行业面临的高排放难题,以及橡塑助剂、功能新材料的研发技术难点,科技工作者介绍了各自的研发进展。

  膜材料
  聚焦能源环境领域
  膜材料的开发对于节能减排具有重要意义。南京工业大学作为国内无机膜开发的先锋,在论坛上介绍了他们研发的ZIF-8/PDMS(聚二甲基硅氧烷)混合基质膜、手性金属有机骨架多孔陶瓷复合膜、高性能耐CO2多通道混合导体中空纤维氧渗透膜。其中,ZIF-8/PDMS混合基质膜结合了无机颗粒和有机聚合物的两大优势,提高了该膜的气体分离性能,在烃类气体分离和有机蒸汽的回收应用中具有良好的发展潜力;高性能耐CO2多通道混合导体中空纤维氧渗透膜,可用于氧分离、富氧燃烧、低碳碳氢化合物的部分氧化反应等,在能源环境领域有着非常诱人的应用前景。
  近年来,含油污水的排放以及油品外泄给社会和环境带来了很大威胁,传统油水分离材料已不能满足需求,膜分离法作为一种分离效率高、速度快的新型油水分离方式备受关注。北京化工大学材料学院采用静电纺丝法制备出含POSS(笼型聚倍半硅氧烷)的PIM-1 油水分离微米纤维膜,将多功能超疏水/超亲油纺丝纤维膜应用于油水分离。该膜一方面可以分离油水混合物并且具有很高的选择性和通量,另一方面可以吸附有机相中的污染物,这对油水分离和有机溶剂的回收有着重要意义。
  油品的低硫化甚至无硫化已成为一种必然趋势。天津工业大学以油品脱硫为应用背景,从分子结构设计等角度出发,制备出一系列面向油品脱硫的聚酰亚胺(PI)膜材料。并以PI为基膜,以分子筛为吸附功能颗粒,通过相转化法并结合纺丝工艺制备了平板式、中空纤维式吸附功能膜,同时从交联角度出发,设计制备对硫化物具有选择透过作用的渗透汽化膜材料备的聚酰亚胺基膜吸附器和渗透汽化膜能够耐受油品中复杂溶剂,对硫化物具有选择分离和脱除效果。
  功能材料
  打破成本瓶颈降低污染
  在合成有机硅改性丙烯酸酯乳液的过程中,由于有机硅组分如聚硅氧烷和聚丙烯酸酯之间相容性较差,体系往往会发生漂油或凝聚。北京化工大学以提高硅丙乳液中有机硅含量为目的,在以水为分散介质的乳液条件下,使用复配偶联体系、引发剂,合成出具有不同PDMS含量的硅丙复合乳液。该复合乳液在机硅含量达到60%时能保持稳定均一,可以在室温成膜,漆膜连续光滑,通透性好。
  自二氧化硅气凝胶作为绝热材料的设想提出以来,许多化工和航天企业都在研究制备并应用二氧化硅气凝胶绝热材料。但制备过程中的一个主要问题是绝大多数二氧化硅气凝胶采用有机硅制备,成本高,污染大。为了解决这一问题,厦门大学科研人员以水玻璃作为硅源,通过高压碳化法制备二氧化硅水凝胶。他们通过超临界干燥与改性,最后加入聚合物进行粘合,得到具有优异绝热性能的二氧化硅复合材料,降低了制备成本,减少了污染。
  异山梨醇是目前唯一工业化生产的糖类二醇,可以作为合成生物基弹性体的单体。沈阳化工大学以多种生物质单体为原料制备出含有异山梨醇的线性可交联的生物弹性体(PBPISI)和生物基共聚酯(PBISI),能够分别应用于生物医用弹性体材料和形状记忆材料。
  此外,沈阳化工大学还以粉末涂料固化剂TGIC(异氰脲酸三缩水甘油酯)生产过程每年产生的数千吨之多的副产物为原料,合成出一种新型水溶性热熔胶,其软化点、熔融黏度、固化后的产物抗压强度等都可满足一般热熔胶黏剂的要求,应用于包装材料、书籍装订、木材加工等领域,解决了困扰粉末涂料发展的TGIC副产物利用难题。
  橡塑材料
  改善综合性能拓展应用
  在新材料论坛上,北京化工大学在橡胶材料上的研发进展尤为引人注目。该校科研人员利用单体异戊二烯、柠檬烯以及丙烯酸丁酯或衣康酸二正丁酯,合成了异戊二烯-柠檬烯-丙烯酸丁酯(PLIB)和异戊二烯-柠檬烯-衣康酸二正丁酯(PLID)两种三元异戊二烯功能弹性体。再通过加氢改性方法,消除部分不饱和碳碳双键,制备出加氢产物HPLIB和HPLID,成功实现了异戊二烯橡胶耐油性、耐热性和耐臭氧老化性能等综合性能的提高。
  丁腈橡胶(NBR)是耐油性优异的弹性体,但耐油性和耐低温性能无法兼顾使其应用受限。该校科研人员通过分子结构设计的方法,在不改变NBR耐油性的同时,调控其耐低温性能,得到了可控耐低温丁腈橡胶。相较于原胶,其玻璃化转变温度(Tg)均明显降低,打破了多年来丁腈橡胶耐油与耐低温性之间的矛盾,并可通过接枝不同侧基,调控其耐低温性能。
  北京化工研究院在聚烯烃材料的开发和应用上一直走在国内前列。据该院科研人员介绍,近几年他们重点进行了5个聚烯烃新产品的研发和应用。
  其中,采用1-丁烯作为共聚单体的丙烯/1-丁烯无规共聚聚丙烯产品G树脂,大大提升了透明聚丙烯食品药品接触包装的安全档次;直接聚合法高熔体强度聚丙烯树脂产品无需反应接枝改性,可直接用于制备聚丙烯发泡制品,彻底避免了反应接枝过程可能带来的制品异味;采用低成本高效抗菌助剂显著降低了抗菌聚丙烯的制造成本,促进了抗菌聚丙烯树脂在日常生活中的广泛使用;双向拉伸聚乙烯薄膜树脂(BOPE)的开发,显著提升了聚乙烯薄膜的强度、挺度及光学性能,有望在耐低温薄膜、棚膜及地膜等领域获得广泛应用;透明抗冲聚丙烯树脂使现有聚烯烃聚合工业装置可以直接生产多相透明聚丙烯材料,同时提升了透明聚丙烯的刚性、韧性和耐热性能,拓展了应用领域。
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