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        國際材料科學領域基礎研究的最新成果-有機高分子材料

        發布時間:2012-06-07    瀏覽次數:1416

        (1)建立了模擬半結晶材料中高分子構象的無規-有向行走非格子模型,可以預測多鏈體系在不同的結晶度或分子量條件下系帶分子與鏈纏結的定性變化規律,為制備高品質的高密度聚乙烯(HDPE)輸氣管材專用料提供了理論依據。通過分子鏈結構表征、結晶動力學行為、結構流變學以及結晶形態學等實驗研究,在不變動現有的工業生產流程的前提下,提出了優化工藝調控鏈結構分布的設計方案。已于中石化揚子公司生產線上進行了兩次工業試驗,證明所提出專用料改進原則是合理和可行的。目前已開始對產品進行一年半的長期性能考核,在進一步調整工藝過程后將最終實現工業化生產。
        (2)中科大在光信息存儲研究領域取得新進展。近日,中國科學技術大學光子學聚合物實驗室與光電信息技術實驗室合作,利用偶氮苯聚合物的光響應性,實現了偏振多階及高密度光信息存儲。該研究成果發表在2010年5月26日出版的英國皇家化學會J. Mater. Chem.期刊上。
        偶氮苯聚合物作為光學各向異性材料及衍射元件等被廣泛的應用于信息存儲及光開關中。相比較于傳統的偶氮苯染料摻雜聚合物體系而言,偶氮苯聚合物具有高濃度低聚集的優點。但其在實際應中用卻受到較差的穩定性及光學性能的限制。雙偶氮苯聚合物可以克服一些問題,但其本身卻存在溶解性及可加工性差的缺陷。因此,如何制備出具有良好的光學性能、可加工性能和高穩定性的偶氮苯聚合物材料,并拓展其在信息存儲中的應用成為研究熱點。
        該項目組的研究人員使用超分子組裝的方法制備出了具有良好的光學性能、穩定性、溶解性及可加工性的超分子雙偶氮苯作為存儲介質,并利用激光直寫技術實現了相當于傳統DVD存儲密度20倍的四維信息存儲,研究工作成功地解決了上述問題。
        英國皇家化學會期刊Chemical Technology在Highlight中以Polymers give DVD upgrade為題對新工作進行了專題報道(http://www.rsc.org/Publishing/ChemTech/Volume/2010/07/polymers_dvd.asp),并將在其電子期刊Chemical World上進行了新聞報道。
        在上述工作基礎上,研究工作將進一步設計偶氮苯聚合物的多層次結構,并通過偏振多階、多元、多維、多層等技術實現超高密度信息存儲。
        (3)高乙烯基聚丁二烯橡膠制備關鍵技術研究取得新進展。中科院長春應用化學研究所與中國石油天然氣股份有限公司合力經過三年多的艱苦拼搏,在高乙烯基聚丁二烯橡膠制備關鍵技術研究方面取得系列新的進展。采用鐵系絡合催化劑生產高乙烯基聚丁二烯橡膠,形成了40升連續聚合的生產工藝,成功合成出門尼粘度在60-80范圍內,乙烯基含量大于80%的高乙烯基聚丁二烯橡膠,該橡膠具有低成本、高性能的特點。承擔的國家“863計劃”課題日前順利通過驗收。
        高乙烯基聚丁二烯橡膠是一種同時具有低滾動阻力和良好的抗濕滑性的高性能橡膠,是制造高性能輪胎、綠色輪胎及飛機輪胎的理想膠料之一。隨著高速公路和轎車數量的快速發展,該類橡膠的需求不斷增加。但高乙烯基聚丁二烯橡膠的制備存在催化劑生產成本高,需低溫聚合等問題,嚴重制約著它的產業化進程。
        長春應化所的科研人員于2006年12月承擔了國家“863”計劃課題“高乙烯基聚丁二烯橡膠制備關鍵技術研究”。他們以合成出高乙烯基含量的丁二烯橡膠,并實現連續聚合中試放大為目標,經過3年多的不懈努力,開發出具有自主知識產權的新型鐵系絡合催化劑,具有成本低、活性高、立體選擇性好,不涉及使用有毒、有害、價格昂貴的催化劑組分等特點。突破了以往鐵系催化劑聚合活性和立體選擇性較低,需低溫聚合,難以實現工業化的技術難題。不增加環保成本,生產成本與鎳系順丁橡膠成本相當,相對于鋰系催化體系溶劑精制成本更低,聚合條件溫和,不使用任何添加劑或調節劑,更適合于大規模工業生產。
        在新疆獨山子石化公司20升連續聚合裝置上進行3釜連續聚合試驗顯示,該原料轉化率達到90%以上,在70℃-110℃的高溫條件下,聚合平穩,不堵不掛,聚合活性隨溫度升高而升高,聚合物的微觀結構隨聚合條件變化保持穩定。通過控制聚合工藝條件成功合成出門尼粘度在60-80范圍內,乙烯基含量大于80%的橡膠。用國標配方及硫化工藝配煉的高乙烯聚丁二烯硫化膠,其300%定伸強度高于10MPa,拉伸強度高于18MPa,斷裂伸長率高于420%。中試產品性能已超過國外工業化產品,且使用的溶劑和單體與鎳系順丁橡膠相同,可在鎳系順丁橡膠裝置上生產,不需另建生產裝置,有廣闊市場和應用前景。
        該課題現已申請中國發明專利5項,美國發明專利1項,授權中國發明專利1項。

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