中国高分子工业技术进展
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陶瓷化防火耐火高分子材料的现状与发展赵源壹、概述陶瓷化防火耐火高分子材料,即陶瓷化防火耐火硅橡胶,自2006年在国内面市以来至今,已经历经了15年的发展,从陶瓷化硅橡胶到陶瓷化复合带,陶铠陶瓷化聚烯烃、陶铠陶瓷化三元乙丙橡胶,再到陶铠陶瓷化硅胶泥、陶铠陶瓷化热塑性弹性体、陶铠陶瓷化发泡塑料和橡胶、陶铠陶瓷化膨胀高分子材料、陶铠陶瓷化浇注高分子材料,陶铠陶瓷化云母带、以及陶铠陶瓷化聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、苯基硅橡胶、RTV及其共混合金高分子陶瓷化材料。
以上的陶瓷化防火耐火高分子材料可以通过挤出、模压、压延、注塑、喷涂、涂覆、搪塑流延等加工方式生产不同形状和要求的产品。
陶瓷化防火耐火高分子材料的固化方式可以采用电加热、高压蒸汽、热水、室温等方式。
所以以上不同的陶瓷化防火耐火塑料和橡胶种类,以及各种的加工方法能够满足各种防火耐火产品的要求,这些产品被广泛的应用到军工、舰船、航空航天、新能源、飞机、机场、体育场馆、超高层建筑、医院、高铁、地铁、车站、石油、化工、冶炼等等。
贰、陶瓷化防火耐火高分子材料研究和发展的现状一、陶瓷化防火耐火高分子材料研究的现状自2006年陶瓷化硅橡胶发明问世应用于中压耐火电力以来,近几十家单位、院校和研究单位对高分子材料的“陶瓷化”进行了不同的研究发明,以下是2006-2020年间国家知识产权局公布的部分陶瓷化高分子材料专利申请的情况:2020年专利申请的部分情况1、江苏亨通电力电缆有限公司刘亚欣、郭卫红、俞国良、刘海峰、管新元等申请公布号:CN110713725A,申请公布日:2020.01.21[发明公布] 陶瓷化硅橡胶复合绝缘电缆材料;2、上海腾瑞纳化工科技有限公司申请公布号:CN110862687A,申请公布日:2020.03.06[发明公布] 一种陶瓷化耐火硅橡胶复合材料的制备方法;3、武汉理工大学石敏先等申请公布号:CN110922765A,申请公布日:2020.03.27[发明公布]一种柔性耐热可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法4、宝胜科技创新股份有限公司陈刚等申请公布号:CN111253626A,申请公布日:2020.06.09[发明公布]电缆用耐高温耐烧蚀陶瓷化矿物填充隔氧料及其制备方法;5、博硕科技(江西)有限公司申请号:2020101919663,申请日:2020.03.18[发明公布]一种低烟无卤可陶瓷化阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法;6、武汉理工大学石敏先等申请号:2020101799816,申请日:2020.03.16[发明公布] 一种可陶瓷化酚醛树脂及其制备方法和应用;7、河北见喜新材料股份有限公司申请号:2020102497620,申请日:2020.04.01[发明公布] 一种低温陶瓷化难燃功能母粒及其制备方法;8、佛山市润辉硅橡胶电子科技有限公司申请号:2020102600636,申请日:2020.04.03[发明公布] 一种新型无卤阻燃陶瓷化电缆硅橡胶复合带及制备方法;9、衡阳师范学院申请公布号:CN111489853A,申请公布日:2020.08.04[发明公布]一种低成本无水柔性陶瓷化防火电缆填充料;10、山西大学申请号:2020105975465,申请日:2020.06.28[发明公布] 一种粉煤灰基陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法;11、上海腾瑞纳化工科技有限公司申请号:2020104661117,申请日:2020.05.28[发明公布]一种陶瓷化耐火聚烯烃复合材料及其制备方法;2019年专利申请的部分情况12、浙江工业大学温州科学技术研究院盛嘉伟等申请公布号:CN110591219A申请公布日:2019.12.20[发明公布] 一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法;13、中山市创达有机硅材料有限公司申请公布号:CN110452540A申请公布日:2019.11.15[发明公布] 一种阻燃耐高温陶瓷化胶及其制备方法;14、西安交通大学金海云;匡国文; 李鹏虎; 杨坤朋; 周慧敏; 唐红川; 高乃奎等申请公布号:CN110283462A,申请公布日:2019.09.27[发明公布] 一种中低压阻燃耐火电缆用可陶瓷化硅橡胶绝缘材料及其制备方法;15、华南理工大学申请公布号:CN110128831A,申请公布日:2019.08.16[发明公布] 一种具有优良成瓷性和阻燃性的陶瓷化硅橡胶及其制备方法与应用;16、中广核高新核材科技(苏州)有限公司张家宏,单永东申请号:2017114557531,申请日:2017.12.28[发明公布] 用于低烟无卤陶瓷化聚烯烃耐火绝缘料的制备工艺;17、中广核高新核材科技(苏州)有限公司张家宏,单永东申请公布号:CN109971065A,申请公布日:2019.07.05[发明公布] 低烟无卤陶瓷化聚烯烃耐火绝缘料;18、宝胜科技创新股份有限公司吴淑龙,陈刚,李茁实,彭娜,张军,金志健,吴杰峰,陈文革申请公布号:CN109810371A,申请公布日:2019.05.28[发明公布] 一种热塑性无卤低烟阻燃可陶瓷化聚烯烃隔氧层料;19、深圳市安品有机硅材料有限公司申请公布号:CN109762237A,申请公布日:2019.05.17[发明公布] 可陶瓷化耐火聚烯烃材料;20、浙江炬泰新材料科技有限公司施建丰; 钱海波; 叶德芳申请公布号:CN109762341A,申请公布日:2019.05.17[发明公布] 一种阻燃型陶瓷化硅橡胶及其制备方法和应用;21、苏州亨利通信材料有限公司申请公布号:CN109593259A,申请公布日:2019.04.09[发明公布] 快速陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法;22、四川大学申请公布号:CN109354756A,申请公布日:2019.02.19[发明公布] 一种可陶瓷化电磁屏蔽高分子复合材料及应用;2018年专利申请的部分情况23、大连理工常州研究院有限公司申请公布号:CN108003633A,申请公布日:2018.05.08[发明公布] 一种具有优异耐烧灼性能的陶瓷化硅橡胶组合物;24、华南理工大学申请公布号:CN107163585A,申请公布日:2017.09.15[发明公布] 一种可低温陶瓷化的硅橡胶及其制备方法;25、南京工业大学; 宿迁市南京工业大学新材料研究院申请公布号:CN107151371A,申请公布日:2017.09.12[发明公布] 一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料及其制备方法;26、苏州亨利通信材料有限公司程晓松; 薛长志; 孙玉萍; 黄常春申请公布日2018.03.09,申请公布号CN107778639A[发明公布] 垂直自熄的低烟阻燃的陶瓷化高聚物材料;27、中国人民武装警察部队学院李建华; 高维英; 刘颖杰; 王毅欣; 白宗英申请公布号CN107760038A,,申请公布日2018.03.06[发明公布]膨胀可瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法;2017年专利申请的部分情况28、北京化工大学张胜; 黄雨薇; 李建华; 谷晓昱; 杨玉莹申请公布号CN107201044A,申请公2017.09.26[发明公布]一种膨胀可瓷硅橡胶复合材料及其制备方法;陶瓷化环氧树脂防火涂料;30、华东理工大学郭卫红; 楼飞鹏; 王权; 成立鸿; 姚威宇; 赵雁军; 熊娇阳; 王瑜申请公布号CN106832960A,申请公布日2017.06.13[发明公布]一种陶瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料及其制备方法;31、山东船舶技术研究院; 哈尔滨工业大学(威海)李涛; 王新波; 汤飞; 刘增杰; 张孝阿; 邱化玉; 黄玉东; 安秋凤申请公布号CN106751909A申请公布日2017.05.31[发明公布]一种无气味双组分加成型阻燃陶瓷化硅橡胶及其制备方法;32、中广核三角洲(苏州)新材料研发有限公司张家宏; 单永东申请公布号CN106674708A,申请公布日2017.05.17[发明公布]低烟无卤陶瓷化聚烯烃耐火绝缘料及其制备方法;33、北京化工大学张孝阿; 栾乙刚; 吕亚非; 江盛玲; 杨晓雪; 杨震申请公布号CN106479190A,申请公布日2017.03.08[发明公布]一种可用于中温硫化的陶瓷化耐火硅橡胶及其制备方法;34、东莞市朗晟硅材料有限公司潘鹤斌申请公布号CN106398231A,申请公布日2017.02.15[发明公布]一种陶瓷化耐火阻燃硅橡胶及其制备方法;35、中国科学院化学研究所邱东; 张新萍; 李爱玲; 谢玥; 赵云峰; 张志杰申请公布号CN106317964A,申请公布日2017.01.11[发明公布]一种亚微米复合球及其制备方法和作为硅橡胶成瓷填料的应用;2016年以前专利申请的部分情况36、江苏亨通电力电缆有限公司张雄伟; 管新元申请公布号CN106188889A,申请公布日2016.12.07[发明公布]防火型改性三元乙丙橡胶电缆料及其制备工艺;37、上海大学王金合; 施利毅; 闫远滔; 赵迪; 李文君申请公布号CN105647190A,申请公布日2016.06.08[发明公布]用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法;38、沈阳化工大学梁兵; 孙重阳申请公布号CN105885197A,申请公布日2016.08.24[发明公布]阻燃陶瓷化EVA及其制备方法;39、山东大学卢海峰; 刘营营; 冯圣玉; 马德鹏; 张悦申请公布号CN105884267A,申请公布日2016.08.24[发明公布]一种阻燃、无滴落、可陶瓷化硅橡胶及其制备方法;40、深圳市沃尔核材股份有限公司康树峰; 赵源申请公布号CN102964836A,申请公布日2013.03.13[发明公布]一种陶瓷化硅橡胶、制备方法及用途;41、北京化工大学江盛玲; 郝葆华; 张孝阿; 吕亚非; 陈建华申请公布号CN105694471A申请公布日2016.06.22[发明公布]陶瓷化耐火硅橡胶的制备方法;42、陶铠高分子材料(上海)科技中心赵源申请公布号CN105859306A,申请公布日2016.08.17[发明公布]种柔性阻燃结壳的防火耐火陶瓷化混合物;43、中国科学院长春应用化学研究所董巍; 梁永久; 张宁; 董德文; 朱维新; 汪向阳; 陈延录申请公布号CN105670301A,申请公布日2016.06.15[发明公布]一种陶瓷化耐火硅橡胶及其制备方法;44、四川大学王玉忠; 邸宏伟; 邓聪; 李映明; 李瑞敏,申请公布号CN104650441A[发明公布]一种可陶瓷化阻燃高分子复合材料及应用;45、中利科技集团股份有限公司; 南京工业大学; 常熟市中联光电新材料有限责任公司,申请公布CN104558804A,申请公布日2015.04.29[发明公布]陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法;46、陶铠高分子材料(上海)科技中心赵源申请公布号CN104479213A,申请公布日2015.04.01[发明公布]一种垂直自熄的低烟阻燃的陶瓷化高聚物组合物及其用途;47、梁喆,赵源,彭小弟在2007,21(4)《有机硅材料》发表了《陶瓷化耐火硅橡胶的应用进展》;48、梁喆,赵源,彭小弟在《世界橡胶工业》,2008,35(1)发表了《新型陶瓷化耐火硅橡胶的探索性研究》。
我国高分子科学发展的概况我国的高分子科学研究开始于1952年,经过50余年的积累已形成—支规模较大的研究队伍。
分类学科领域比较齐全,在高分子科学的各个领域开展了广泛的研究工作。
1987年以来,每两年召开一次的全国高分子学术论文报告年会上收到的论文近千篇,年会之外每年还召开数目不等的全国性各种专题会议和国际高分子论文报告会(在国内召开),每年平均也有千篇论文参加交流,反映出我国高分子科学研究的蓬勃发展。
我国从事高分子科学研究的确切人数很难统计,粗略估计约为5000人(不包括在读学生和产业界的高分子工程技术人员),其中从事基础研究的约占20%,从事不同程度的应用研究和技术开发研究的约占80%。
在高分子科学学科内部,从事高分子化学研究的约占高分子学科研究人员总数的60%~65%,从事高分子物理研究的约占25%~30%,从事高分子工程研究的约占10%。
此外,近年来随着学科交叉的发展,还有相当数量的数学、物理、生物等学科的科研人员和有机化学、分析化学、物理化学、化学工程、无机化学等学科的研究人员,分别从本学科角度涉入了高分子科学的研究工作。
中国高分子科学的进展不断见诸报端。
国家“八五”重点科技攻关项目“聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等类树脂专用材料及其加工技术”,在成都通过由国家有关部门组成的验收委员会的验收。
聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等特种工程塑料,是60年代发展起来的新型高分子材料。
由于这类材料具有优良的综合性能,现已成为各种空间飞行器和新型运输工具实现高速、轻量、增加航程的可靠保证,也是电子电气产品实现大容量、高集成和小型化不可缺少的新材料。
由四川大学、北京市化工研究院、东方绝缘材料厂等10个单位共同承担的这项重点课题,经过120多名科技人员五年合作攻关,不但全面完成了任务,取得27项鉴定成果。
其中吉林大学吴忠文教授等研制的“聚醚醚酮树脂”,性能达到目前国际先进水平,成本大大低于国外同类产品;大连理工大学研制完成的“杂环取代联苯聚醚砜的合成”,主要经济技术指标达到国际先进水平;四川大学、成都飞机工业公司、东方绝缘材料厂江璐霞教授等研制的“双马型聚酰亚胺航空工装模具材料”,在国内处领先地位,达到80年代末国际水平。
高分子化工材料的应用现状及发展趋势探析摘要:高分子化工材料在化工材料中占有非常重要的地位。
它是化学材料中一个非常重要的研究方向,在许多行业中发挥着不可替代的作用。
随着各种技术的不断进步,高分子化工材料获得了新的发展机遇。
专业人士对聚合物化工材料的性能提出了更高的标准,从根本上满足了多元化发展的实际需要。
关键词:高分子;化工材料;应用现状;发展趋势1高分子化学材料的应用现状1.1在军工领域的应用与其他材料相比,高分子材料具有很强的耐热性和耐腐蚀性,因此在军事工业中得到了广泛的应用。
大多数高分子材料都是特殊的,可以在短时间内取代金属材料。
同时,聚合物材料还具有金属材料所不具备的便携性特点。
高分子材料在军事工业中的发展也很有前景。
1.2 在建筑领域的应用聚合物化学材料主要用于建筑领域的室内。
由于高分子化学材料具有很强的耐磨性和抗压性,因此可以很好地延长其使用寿命。
此外,高分子材料还可以有效降低材料成本,对提高装修质量和档次起到重要作用,对我国建筑装饰行业的发展也有很大的推动作用。
1.3 在民用领域的应用高分子化工材料在民用领域的应用主要体现在轮胎、绝缘防护套管等方面。
这些高分子材料可以以较低的成本发挥最大的作用,因此受到民用领域的欢迎。
2常见的高分子化工材料2.1 高分子智能材料目前,聚合物智能材料已广泛应用于我国各行业。
这种材料也可以随着环境的变化而不断变化。
大多数聚合物智能材料具有很强的修复能力,可广泛应用于建筑行业。
大多数聚合物智能材料在寒冷天气下呈固体形状,在炎热天气下可以通过90%的光和热[2]。
相信随着科学技术的不断发展,高分子材料也将更好地造福人类。
2.2稀土催化材料稀土催化材料作为一种常见的高分子化工材料,也为环境保护做出了更大的贡献。
大多数稀土催化材料都是以稀土元素为基础的,以提高整个材料的性能。
20世纪以来,大多数研究人员开始对催化材料进行研究,并取得了一些进展。
越来越多的研究人员将不同类型的稀土化合物有效地结合起来,形成聚合物材料。
超高分子量聚乙烯的特性及应用进展一、本文概述超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种独特的高分子材料,以其优异的物理性能和广泛的应用领域而备受关注。
本文旨在全面概述超高分子量聚乙烯的基本特性,包括其分子结构、力学行为、热稳定性等方面,同时深入探讨其在多个领域的应用进展,如耐磨材料、航空航天、医疗器械等。
通过对现有文献的综述和分析,本文旨在为研究者和工程师提供有关超高分子量聚乙烯的最新信息,以推动该材料在未来科技和工业领域的发展。
本文将介绍超高分子量聚乙烯的基本结构和性质,包括其分子链长度、结晶度、热稳定性等关键参数,以及这些参数如何影响其宏观性能。
随后,将重点关注UHMWPE在不同应用领域的最新进展,特别是在耐磨材料、航空航天、医疗器械等领域的创新应用。
还将讨论UHMWPE在环保和可持续发展方面的潜力,例如作为可回收材料或生物相容材料的使用。
本文将对超高分子量聚乙烯的未来发展趋势进行展望,包括新材料设计、加工技术改进、应用领域拓展等方面。
通过总结现有研究成果和挑战,本文旨在为相关领域的研究者和工程师提供有价值的参考和指导,以促进超高分子量聚乙烯在科技和工业领域的进一步发展。
二、UHMWPE的基本特性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种线性聚合物,其分子量通常超过一百万,赋予了其许多独特的物理和化学特性。
UHMWPE具有极高的抗拉伸强度,其强度甚至可以与钢材相媲美,而其密度却远远低于钢材,这使得它成为一种理想的轻量化材料。
UHMWPE的耐磨性极佳,其耐磨性比一般的金属和塑料都要好,因此在许多需要耐磨的场合,如滑动、摩擦等,UHMWPE都有很好的应用前景。
UHMWPE还具有优良的抗冲击性、自润滑性、耐化学腐蚀性以及良好的生物相容性等特点。
这使得它在许多领域都有广泛的应用,包括但不限于工程、机械、化工、医疗、体育等领域。
特别是在工程领域,UHMWPE的轻量化、高强度、耐磨等特点使得它在制造重载耐磨零件、桥梁缆绳、船舶缆绳等方面有着独特的优势。
高分子材料成型加工技术的进展分析作者:侯春雨来源:《城市建设理论研究》2013年第20期【摘要】随着我国科学技术的不断发展,工业生产领域也有了突飞猛进的发展,而在工业生产领域中,对高分子材料成型加工技术的使用也使得工业生产获得了显著的发展。
本文主要针对高分子材料成型加工技术的进展进行了深入的分析和研究。
【关键字】高分子材料;成型加工技术;进展研究中图分类号:O63 文献标识码:A 文章编号:1前言近些年来,随着科学技术的不断发展,高分子材料在众多领域中被广泛的应用。
高分子材料主要是通过对商品的制造来凸显其价值所在。
就目前而言,高分子材料成型加工技术也越来越受到广泛的关注,因此,要想充分的利用高分子材料,就要对其成型加工进行深入的研究和探讨。
2高分子材料成型加工技术的发展状况近些年来,就高分子材料而言,其合成工业的发展有了很大的突破。
其中取得进步最大的就是造粒用挤出机,通过对其结构的改进,使得其产量有了很大的提高。
在20世纪60年代进行造粒主要采用的是单螺杆的结构挤出机,这样产量就相对较少;到了70年代到80年代的时候,有了一定的改善,主要采用的是连续混炼机和单螺杆挤出机相结合来进行造粒,这时的产量就有了一定的提高;在80年代中期之后,进行造粒主要采用的就是双螺杆挤出机和齿轮泵相结合的模式,这是的产量已经提升很大的一个高度;到了2010年的时候产量已经提升了3亿吨的产量。
除此之外,通过对高分子材料合成技术的应用,可以对树脂的分子结构进行简单明了的控制,因此可以进行大规模的生产运作,并且还可以有效的降低生产成本。
就目前而言,高分子材料的成型加工技术主要追求的就是提高生产率、提高使用性能以及降低生产升本。
而在制作的方面所追求的就是尺寸变小、质量变轻。
在加工成型方面,主要追求的就是研发的周期逐渐变短,而且要注重环保。
3对于高分子材料成型加工技术的研究探析3.1对聚合物的动态反应加工技术的探析聚合物的反应加工技术是通过对双螺杆挤出机的发展基础而逐渐发展起来的。
高分子材料的新型合成方法研究近年来,高分子材料的研究和应用在各个领域取得了重要的进展。
高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、涂料、纤维、制药等工业和科学领域,对社会经济的发展起到了重要的推动作用。
然而,传统的高分子材料合成方法存在着一些问题,例如反应条件苛刻、产率低、顺序控制困难等,因此,研究人员一直致力于寻找更加高效、环保和经济的合成方法。
一种新型的高分子材料合成方法是可控合成技术。
该技术主要通过调控反应条件和催化剂等因素来控制高分子链的结构和分子量。
以催化剂为例,通过设计合适的催化剂结构和添加剂,可以实现链转移和活性中心的选择性控制,从而提高合成高分子材料的效率和性能。
例如,通过引入生物催化剂,可以实现对高分子材料的高效催化合成;通过添加硫化剂或有机合成试剂,可以实现高分子材料的顺序控制,得到具有特定结构和性能的材料。
另一种新型的高分子材料合成方法是自组装技术。
自组装即指分子在特定的条件下,通过自身的相互吸引力和排斥力,形成有序的结构。
高分子材料的自组装方法主要有研磨法、溶剂蒸发法和模板法等。
例如,通过研磨法可实现高分子材料的纳米级分散,提高材料的强度和耐用性;通过溶剂蒸发法可以制备具有特定纹理和形态的高分子材料薄膜;通过模板法可以制备具有微米级孔隙的高分子材料,用于催化和分离等领域。
此外,还有一种新型的高分子材料合成方法是基于生物技术的方法。
随着生物技术和合成生物学的发展,利用生物体或生物体代谢产物作为原料合成高分子材料的方法逐渐成为研究热点。
例如,利用细菌、真菌、酵母等微生物合成高分子材料,可以实现对高分子链结构的精确控制和环境友好型合成。
与传统的高分子材料合成方法相比,这些新型的合成方法具有很多优势。
首先,可控合成技术可以实现高分子链结构和分子量的准确控制,得到具有特定性能的材料;其次,自组装技术可以制备具有特定结构和形态的高分子材料,扩展了材料的应用范围;最后,基于生物技术的方法具有环境友好型合成、高效利用资源等优点,未来有望应用于高分子材料的大规模合成。
高分子材料的研究进展高分子材料是当今材料科学领域中的热门研究方向。
作为一种具有多种优良性质的材料,它的应用领域十分广泛,例如建筑、医学、电子、机械等领域。
在过去的几十年中,众多科学家和工程师们对高分子材料进行了大量的研究工作,在技术创新和应用推广等方面取得了丰硕成果。
目前,高分子材料的研究重点主要集中在以下几个方面:一、生物可降解高分子材料人们对社会和环境的关注程度日益提高,对于高分子材料的可持续性和环保性提出了更高的要求。
因此,生物可降解高分子材料已成为材料领域的研究热点。
生物可降解高分子材料能够在一定时间内被自然环境分解,不会对环境造成污染,具有很大的优势。
目前,生物可降解高分子材料的研究主要集中在增加降解速率和提高材料性能方面。
许多研究人员通过改变材料的化学结构来促进降解,同时保证其物理性能和机械性能。
二、智能高分子材料与传统的高分子材料相比,智能高分子材料具有更高的适应性和反应性。
智能高分子材料与外界环境发生交互作用后,可以调整自身的结构和性质,实现预期的物理或化学变化。
智能高分子材料可根据外界的温度、湿度、光线等条件进行响应性反应,因此被广泛应用于传感器、记忆材料、微机器人等领域。
同时,智能高分子材料也有着很好的潜力,未来的应用前景很广阔。
三、高性能高分子材料高性能高分子材料具有优异的力学、热学和电学性能,并且具有极强的耐化学腐蚀性和稳定的化学性质。
在工业和航空航天等领域中,高性能高分子材料的应用十分广泛。
高性能高分子材料的研究需要追求更高的材料性能和机械性能,如强度、硬度、耐磨性、耐热性等,同时还需要考虑材料的稳定性和重复性。
总的来说,高分子材料的研究尚有很大发展空间。
从实现高分子生物可降解化到开发新颖高性能高分子材料,这个领域的研究人员仍然在为寻找更好的材料和性质而进行努力。
随着科学技术的发展和人们对材料性能的不断追求,相信高分子材料必将在未来的科技发展中起到更大的作用。
高分子化工材料的应用现状及发展趋势摘要:目前,高分子化学材料广泛应用于不同行业,与国家的发展有着牢不可破的联系。
本文研究了多分子化学材料在日常生活和工业中的应用,并分析了多分子化学材料的地位和趋势。
关键词:高分子化工材料;应用现状;发展方向一、引言高分子化学材料在化学材料中非常重要,在化学材料中也有重要的研究方向,这在许多行业中都是不可或缺的。
随着各种技术的继续发展,高分子化学材料获得了新的发展机会,专业人员成为高分子化学材料生产率的更高标准,从根本上满足了多元化开发的实际需求。
二、高分子化工材料概述高分子化学材料是一种以高分子为基础的复合材料,也是一种新型的合成材料。
目前,从工业生产的高分子化学的橡胶和塑料制品、化学纤维、涂料工业材料和其他类高分子材料化学过程非常简单,不仅材料种类非常多样,因此拥有其它高分子化学材料没有可比性。
三、高分子材料的优越性和局限性1.高分子材料的优越性与其他材料相比,高分子材料表现出了很强的优势,包括:第一,高分子材料的强度比其他材料强,也表现出更强的耐磨性;其次,高分子材料本身的耐腐蚀性似乎更强,在使用中越能发挥更多的功能;第三,高分子材料比透射化学材料看起来更轻,种类也更丰富,可以广泛应用于不同的行业。
2.高分子材料的局限性随着社会经济的不断发展,市场对高分子材料的需求越来越大,不同种类的高分子材料将广泛应用于军事技术、电子信息技术等不同领域。
但目前,中国大部分高分子化学材料的生产工艺似乎仍相当落后,因此大部分供需现象将会存在。
中国长期以来一直在进口技术要求较高的高分子材料,这对我国经济的发展没有长期的帮助。
三、常见的高分子化工材料1.高分子智能材料目前,智能高分子材料已经广泛应用于国内各行业,这种材料也可以随着环境的变化而不断变化。
大多数高分子智能材料具有极强的修复能力,可广泛应用于建筑行业。
大多数智能聚合物基材料在寒冷的天气中以固体的形式出现,而在炎热的天气中可以传输90%的光和热。
全球及中国液晶高分子(LCP)行业市场现状及下游应用领域分析一、市场现状液晶高分子(LCP)是一种各向异性的、由刚性分子链构成的芳香族聚酯类高分子材料,其在一定条件下能以液晶相存在。
既有液体的流动性又呈现晶体的各向异性,冷却固化后的形态又可以稳定保持,LCP材料具有优异的机械性能。
按照形成液晶相的条件不同,LCP分为溶致性液晶(LLCP)和热致性液晶(TLCP),LLCP可在溶液中形成液晶相,只能用作纤维和涂料;TLCP在熔点以上形成液晶相,具备优异的成型加工性能,不但可以用于高强度纤维,而且可以通过注射、挤出等热加工方式形成各种制品,应用远超LLCP。
2019年全球LCP树脂材料产能约7.6万吨/年,全部集中在日本、美国和中国,产能分别为3.4万吨、2.6万吨和1.6万吨,占比分别为45%、34%和21%,其中美国和日本企业在20世纪80年代就开始量产LCP材料,我国进入LCP领域较晚,长期依赖美日进口,近几年来随着金发科技、普利特、沃特股份、聚嘉新材料等企业陆续投产,LCP材料产能快速增长。
随着5G时代到来,未来LCP材料需求将有望迎来快速增长。
日本而言,在LCP技术发展初期,日本便把LCP材料列为其工业技术中的重点攻克对象。
目前,日本已发展出包括村田制作所、宝理塑料、住友化学等多家可量产LCP材料的企业。
其中,村田紧跟着美国步伐,在LCP材料领域进行了深度积累,具备从LCP材料制造到产品生产的完整产业实力,成为苹果的独家供应商。
中国LCP产品长期依赖进口,沃特股份于2014年收购三星精密的全部LCP业务,是目前全球唯一可以连续法生产3个型号LCP树脂及复材的企业,目前具备产能3000吨/年,材料产品在5G高速连接器、振子等方面得到成功推广和应用,并且针对传统材料无法适应新通讯条件下的环保、低吸水要求,公司LCP材料成功取代传统材料产品。
另其余中国LCP生产企业产能均较小。
具体生产企业看,目前共有塞拉尼斯、宝理塑料以及住友三家企业差能超过了1万吨,前三家企业产能占比高达61.84%。
中国高分子工业技术进展(详细摘要)洪定一中国石化集团公司科技委2005年8月前言改革开放二十多年来,中国的高分子材料工业有了长足的进步,三大合成材料在生产能力、产量和技术开发水平等方面都有了显著提高[1],中国已成为高分子材料的生产和消费大国。
到2004年年底,中国五大合成树脂(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS)当年产量达1790万吨,国内消费量达3125万吨;主要单体乙烯产量为627万吨;五大合成纤维(涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶)产量达1314万吨,国内消费量达1481万吨;合成橡胶产量达148万吨,国内消费量达258万吨。
中国高分子材料主要生产企业是中国石化集团公司,中国石化2004年列世界500强的第31位。
2004年,中国石化集团乙烯产量为425万吨,合成树脂产量为712万吨,合成纤维产量为170万吨,合成橡胶产量为78万吨。
中国石化所属燕山石化和上海石化有限公司已成为中国百万吨级合成材料生产基地,2004年其合成材料产量分别为109万吨和106万吨。
伴随需求和生产能力的增长,经过石化企业和中科院、高等院校等单位的产学研合作,中国在高分子材料生产技术和产品开发方面也取得了明显的进展,并取得了一系列成果[2]。
1合成树脂工业技术进展[3]1.1 成套聚合工艺与工程技术开发方面目前,中国在聚丙烯生产技术开发方面取得了突破性进展,成功开发了环管液相本体法聚丙烯工艺、工程技术。
采用自己开发的Z-N催化剂,单体经配位聚合,生产均聚、无规共聚、嵌段共聚的等规聚丙烯产品。
在自主开发成功7~10万吨/年技术的基础上,又开发出了带气相釜的20万吨/年第二代环管聚丙烯成套工艺技术,采用该技术建设的生产装置已分别于2002年在中国石化上海石化有限公司和2004年1月在中国石化镇海炼化公司顺利投产。
聚乙烯工艺技术方面,开发成功了淤浆法高密度聚乙烯成套技术,单体在Z-N催化剂作用下经配位聚合,生产均聚、共聚聚乙烯产品。
采用该技术在中国石化燕山石化公司建成了14万吨/年HDPE生产装置。
开发的气相法聚乙烯扩能技术,不改动反应器,即可使聚乙烯装置扩能50~100%;开发的淤浆法聚乙烯外循环扩能技术,可实现扩能30%~50%,已在中国石化扬子石化应用。
1.2催化剂技术聚丙烯催化剂方面,中国石化开发出了以N系列和DQ球型系列为代表的第四代Ziegler-Natta催化剂,活性达到4~5万g.PP/g.cat,开发成功了可用于Amoco气相工艺的NG催化剂,在国内广泛应用。
近几年来,中国石化还在Ziegler-Natta催化剂的新型内给电子体方面积极进行研究,开发出具有自主知识产权的新一代(第5代)聚丙烯催化剂。
气相法聚乙烯催化剂方面,成功开发了BCG、SCG具有自主知识产权的Ziegler-Natta负载型催化剂,活性达到8000~10000 g.PE/g.cat。
与此同时,还成功开发了适用于气相法淤浆进料的BCS系列、SLC-S催化剂,活性达到2万倍以上。
茂金属催化剂方面,开发出了聚乙烯、间规聚丙烯用锆系茂金属催化剂,中试取得满意结果。
开发了间规聚苯乙烯用钛系茂金属催化剂,并开展了后过渡金属催化剂体系的研究,其中茂金属加合物催化剂,已在美国取得专利权。
1.3新产品开发合成树脂专用料等新产品开发工作取得了明显进步,以中国石化为例,专用料比例已从原来的12%上升到2004年的51.4%。
在新产品开发中,结构与性能关系研究和中试装备的建设起了很大作用,如中国石化与高校和中科院合作,利用TRAF、XRD、DSC、NMR等先进手段,从链结构表征入手,搞清了高速BOPP 树脂和普通BOPP树脂在分子量分布、等规度及其分布方面的差异,并成功地生产出了高速和高挺度BOPP专用料。
中国石化还建成了五套聚烯烃聚合中试装置,包括:25kg/hr聚丙烯环管中试装置、3kg/hr气相法全密度聚乙烯中试装置、75kg/hr聚丙烯环管中试装置、30kg/hr聚丙烯HYPOL工艺中试装置和25kg/hr气相法全密度聚乙烯中试装置。
2、合成纤维工业技术进展2.1合成纤维聚合物成套技术开发方面2.1.1 大型化聚酯成套生产技术三釜流程15万吨/年聚酯成套生产技术。
在开发“五釜流程聚酯成套技术”的同时,为进一步缩短流程,中国石化集团公司组织了“15万吨/年三釜流程聚酯成套技术”的开发。
与五釜流程相比,此技术减少1个酯化釜、1个预聚釜,单一的酯化反应器采用自动升压外循环酯化反应器技术,终缩聚反应器采用了搅拌鼠笼支撑与终缩聚反应器的釜体一体化设计,实现了终缩聚反应器机械密封的国产化。
能耗达89.2公斤标油/吨产品,项目投资总体比进口降低15%,2004年10月已在上海石化建成15万吨/年装置,并投入运行。
2.1.2 10万吨/年聚酯固相增粘(SSP)缩聚成套生产技术在已开发成功3万吨/年SSP技术基础上,2003年中国石化集团公司将“10万吨/年聚酯固相缩聚成套技术开发”列入“十条龙”攻关项目,由仪征化纤股份公司承担,开发具有中国石化特色的固相缩聚工艺技术。
已完成330吨/日聚酯固相缩聚成套技术开发,在仪征化纤建成10万吨/年SSP生产装置,并已于2005年6月投产。
2.1.3 3万吨/年聚酯短丝纺丝技术中国石化开发成功了3万吨/年聚酯短丝纺丝技术,喷丝板采用了高开孔密度技术,丝束冷却采用国际最新的低阻尼中心环吹技术,该技术总体接近当今国际先进水平,2003年在上海石化已建成3万吨/装置并投入运行。
以此为基础,正在组织开发6万吨/年聚酯短纤维成套技术。
2.2高性能合成纤维产品开发取得进展近年着重进行了差别化纤维的开发。
以中国石化为例,差别化率已从原来的不足10%上升到2001年的31%。
成功开发了涤纶超短纤维、PBT玻纤增强工程塑料、高收缩腈纶、冻胶法超高分子量聚乙烯(UHMWPE)高模高强纤维、聚乳酸(PLA)纤维、PTT短纤等高性能差别化产品。
3、合成橡胶工业技术进展我国的合成橡胶工业主体上是用自主技术建成的,已拥有自主技术的四大胶种(BR、SBR、SBS、IIR),全国产量已逼近150万吨,位于世界前列,技术上也不落后,具有一定特色和优势,其中顺丁、SBS居于世界领先水平。
“六五”、“七五”与“八五”期间,先后开发成功顺丁橡胶成套技术、活性阴离子聚合工艺生产溶聚丁苯橡胶成套技术和SBS的成套技术;“十五”期间又自主完成了丁基橡胶工业阶段成套技术的开发,掌握了3万吨/年丁基橡胶成套技术;同时,组织开展了合成橡胶新产品新牌号开发。
这些技术进步使我国的合成橡胶产品的产量和品质均跃居世界的前茅,2004年中国的合成橡胶产量为世界第四位。
满足了国内轮胎市场、运动鞋市场和改性沥青市场的需求。
3.1 成套技术开发方面顺丁橡胶(BR)开发成功了Ni系顺丁橡胶成套技术,已建成工业装置7套,其中最大单线能力为12万吨/年。
采用镍系催化体系,三釜聚合流程,以抽余油为溶剂,可生产5个牌号产品。
丁苯橡胶(SBR)已拥有两种生产工艺技术。
一是万吨级溶聚丁苯橡胶(SSBR)成套技术。
开发了活性阴离子聚合工艺,以丁基锂为引发剂,环己烷为溶剂,在无规剂作用下,单体苯乙烯、丁二烯经阴离子活性聚合,生产无规溶聚丁苯橡胶。
二是乳聚丁苯橡胶(ESBR)成套技术。
在已有传统生产技术的基础上,作了技术改进,开发了10万吨/年乳液聚合生产丁苯橡胶的成套技术工艺包。
低顺胶(LCBR)已开发成功万吨级成套技术。
采用活性阴离子聚合工艺,在降低凝胶含量技术上取得进展,生产的LCBR可用作高抗冲聚苯乙烯(HIPS)用胶。
热塑性弹性体采用丁基锂引发剂,环已烷溶剂,单体苯乙烯、丁二烯经活性阴离子聚合,生产二嵌段、三嵌段共聚热塑性弹性体或无规共聚弹性体。
中国石化燕山公司和巴陵公司已建成10万吨/年SBS生产装置。
此外,通过工艺调整,已在SBS装置上生产SIS产品。
开发出了适应于加氢用的特殊微观结构的SBS基础胶,并采用高活性茂金属催化剂进行了SBS氢化试验,开发出了四个SEBS新产品,正在进行2万吨/年工业装置的建设。
丁基橡胶(IIR)在国外中试技术的基础上,中石化于“十五”期间,自主进行了工业化开发,建成了3万吨/年生产装置。
2004年初工业放大成功,聚合釜运转周期由十几小时延长到设计指标60小时以上,产品质量合格,去年产量超过设计的3万吨,填补了国内丁基橡胶市场的空白。
3.2合成橡胶新产品开发中国石化开发了充油橡胶(丁苯、顺丁橡胶)、LCBR、SSBR、SIS、SEBS、SIBR、极性化SBS及纳米粉末橡胶,用于制造轮胎、粘合剂、密封材料和塑料的增韧补强改性等。
3.3新胶种及相关技术开发在锂系活性阴离子聚合工艺基础上,开发成功了SIBR集成橡胶中试技术和阴离子聚合连续法工艺。
在结构性能关系研究方面,以橡胶分子链结构内耗关系理顺了损耗角正切tgδ在不同温区的数值与橡胶表观上的滚动阻力和抗湿滑性的关系。
以此关系为指导,合成了具有定向微观结构的SSBR轮胎用四个新牌号。
4、展望初步预测,2010年中国乙烯当量需求约为2360万吨,五大合成树脂需求量约为3980万吨,合成橡胶需求量约为140万吨,合成纤维需求量约为1300万吨。
预计到2010年,中国的乙烯生产能力将超过1000万吨/年,但仍不能满足市场需求,合成树脂、合成橡胶、合成纤维等三大合成材料仍需大量进口(目前进口量约占需求量的50%)。
为此,“十一五”期间要积极采用先进技术,开发创新技术以支撑中国高分子材料工业的健康发展。
今后需要加强基础性、前瞻性创新项目的研究。
现阶段要在以下技术领域加强研究开发:一是活性聚合技术(阴离子、阳离子、自由基等),以使随心所欲地制取高性能的共聚物材料。
二是聚合工程技术创新研究,包括聚合装置大型化、超临界聚合及弹性体用连续聚合、气相聚合及反应器内高分子合金聚合技术等聚合反应工程新技术。
三是要开发新一代Ziegler-Natta催化剂、单中心茂金属催化剂、后过渡金属催化剂等新型催化剂,开发合成材料新品种、新牌号。
从提高附加值和可持续发展角度适当开展功能性高分子新品种的研究,重点在国民经济发展和国防建设急需的工程塑料、特种合成橡胶、高性能合成纤维、生物降解高分子材料。
在新的世纪,中国的高分子工业界将进一步加强产学研合作,包括与国外的合作,注重采用国内外高分子最新研究成果,并加快工业转化步伐,为中国的经济发展和人民生活水平提高提供更多的高分子合成材料。
参考文献1. 袁晴棠. 化工材料咨询报告. 北京:中国石化出版社,19992. 王基铭,袁晴棠. 石油化工技术进展. 北京:中国石化出版社,20023. 洪定一. 聚丙烯—原理、工艺与技术. 北京:中国石化出版社,2002。