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开辟“万能材料”应用新天地
更新时间:2019/12/30 来源:中国化工报
  

  ——记科技进步一等奖成果新型功能化聚氨酯弹性体可控制备

  聚氨酯弹性体具有硬度范围宽、强度高、耐磨性好等优点,广泛应用于鞋材、矿山、机械、体育等领域。针对传统聚醚或聚酯型聚氨酯弹性体综合性能难以满足需求的现状,山东一诺威聚氨酯股份有限公司联合青岛科技大学,实现新型功能化聚氨酯弹性体的可控制备与产业化,并在国内外300多家公司获得推广应用,下游产品在国内三大区域形成了产业集群,也因此获得了中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。

  传统产品

  难满足需求

  一诺威党委书记、董事长徐军介绍说,聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料的重要品种,通常由低聚物多元醇、小分子扩链剂和异氰酸酯经加聚反应,配合少量助剂制得的弹性聚合物材料。一方面具有传统橡胶的延展柔韧性和高耐磨性,另一方面又具有塑料的高硬度、高强度和轻量特征。这使得聚氨酯弹性体在诸多领域成为了传统橡胶、塑料以及部分金属材料的有效替代品,被称为聚氨酯领域的“万能材料”。

  徐军告诉记者,聚酯型和聚醚型聚氨酯弹性体各有优点,但在应用上存在不少性能缺陷,比如聚酯型聚氨酯弹性体不耐水解、低温回弹性差;而聚醚型聚氨酯弹性体的力学性能和耐磨性等相对较差,限制了其在许多领域的应用。而且,由于结构组成和合成工艺的特殊性,开发兼顾聚酯型和聚醚型优点的新型聚氨酯弹性体,拓宽聚氨酯弹性体的应用领域,一直是行业内的难题。另外,许多特殊的应用领域需要聚氨酯弹性体具备某些相匹配的特定性能,如高耐磨、抗静电、高阻燃等,单一的聚氨酯弹性体难以满足需要。因此,研究开发结构与性能可调控的新型多元醇和聚氨酯弹性体材料的制备技术,实现聚氨酯弹性体产品性能的进一步提高,以满足更多应用领域的更高要求和特殊需求,具有重要意义。

  综合技术

  达国际先进

  与不少弹性体企业外购多元醇原料不同,作为聚氨酯弹性体的领军企业,在淄博高新区高分子助剂园区、临淄齐鲁化工园区、上海金山工业园区拥有三大生产研发基地和三大研发平台。在徐军的带领下,一诺威联合青岛科技大学刘福胜教授科研团队,针对这一课题开展了技术攻关。

  经过多年的创新研究,项目组创制了系列综合性能优异的聚氨酯弹性体材料。一诺威副总经理陈海良介绍说,项目组通过优选不同种类新型多元醇和异氰酸酯反应,制备性能可控的新型聚氨酯弹性体,进而制得一系列性能可控的弹性体材料,产品硬度范围覆盖广,并保有优异的力学和耐磨性能。此外,在功能化改性的新型聚氨酯弹性体方面,通过在原位合成过程引入反应型功能化助剂,赋予聚氨酯弹性体高耐磨、抗静电、高阻燃等性能,从而确保了产品在车用、矿用、机械建筑等特殊方面的应用。

  2018年12月,该项成果通过了中国聚氨酯工业协会组织的成果鉴定,鉴定委员会一致认为该项目综合技术达到国际先进水平。

  产业成果

  造就“单项冠军”

  技术取得突破后,一诺威加快了新型聚氨酯弹性体的产业化研究,目前已经实现了10万吨/年的新型聚氨酯弹性体及配套新型多元醇的规模化生产。

  “新产品的一大优势是材料的适用宽容度比较广,下游产品适用于传统聚氨酯弹性体的生产和制备装置和技术,不需要进行大的技术变更及增加新的设备投入,并且不会增加生产制造成本。”陈海良介绍说,在聚氨酯预聚体合成方面,通过对反应釜的结构设计,配套先进的自控系统,并在配方设计和工艺优化方面进行了优化。目前,生产装置运行稳定,产品质量控制稳定,生产产能接近设计规模需要。

  徐军表示,该项目的推广应用带动了我国聚氨酯弹性体行业的健康快速发展,为企业创造了显著的经济和社会效益。目前本项目所生产的产品在国内已经推广应用到三百多家客户,广泛应用于国防、交通、机械、采矿、煤炭、汽车等国计民生相关的多个领域,在环渤海、长江三角洲、珠江三角洲等区域形成了较大规模的产业集群,显著带动了当地相关产业的发展。另外,该产品已大量出口欧洲、北美、东南亚、俄罗斯等市场。目前已经实现了10万吨/年的新型聚氨酯弹性体及配套聚醚酯多元醇的规模化生产。

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