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无催化剂熔融缩聚合成聚酯
研究团队发展并突破了Carothers建立的聚酯合成理论,提出了一种无催化剂缩聚的新机理,采用了一类能够形成五元环或者六元环酸酐的二元羧酸作为单体。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 聚酯是仅次于聚烯烃的第二大类人工合成高分子材料,被广泛应用于纤维、瓶材、薄膜等领域,与人们的生产生活密切相关。大多数商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金属化合物的催化下通过熔融缩聚合成的。锑系催化剂是目前综合性能最好,应用最为广泛的催化剂,残留在聚酯中的金属锑对人类健康和环境有潜在危害,亟待开发新型绿色聚酯合成新方法,消除聚酯中残留催化剂的危害。 聚酯的工业生产一般分为两步反应:(1)二元羧酸和二元醇通过酯化反应合成低分子量羟基封端齐聚物;(2)酯交换反应脱除二元醇获得高分子量聚酯。其中第一步酯化反应不需要外加催化剂,通过二元羧酸单体自身的羧基自催化即可进行,而所谓的聚酯催化剂实质上是第二步反应的酯交换催化剂。只通过第一步酯化反应就有效提升聚酯分子量,避免第二步酯交换反应的进行,是无催化剂熔融缩聚合成高分子量聚酯唯一有效途径。早在高分子学科创立之初的上世纪20年代末,Carothers就研究了二元羧酸与二元醇可在羧酸单体自催化下熔融酯化缩聚,以期得到聚酯材料,然而产物分子量仅有2-5 kDa,性能太差而无法应用。酯化反应的低平衡常数和高熔体黏度下排除副产物水的困难,被普遍认为是导致自催化方法无法获得高分子量聚酯的原因。1941年,英国化学家Whinfield和Dickson受Carothers研究的启发创造性地提出了酯交换策略,通过酯交换反应脱除过量的二元醇合成了分子量高、力学性能优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),并由英国ICI公司在1946年实现工业化生产。目前几乎所有的商品化聚酯都是通过酯交换路线合成的,但是为了克服酯交换反应的能垒,催化剂的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上对此做了总结,认为自催化酯化缩聚合成高分子量聚酯是不可能实现的。 研究团队通过对自催化酯化缩聚机理的深入研究,得出自催化方法无法获得高分子量聚酯的原因仅仅在于反应过程中的官能团比例失衡,而非酯化反应的低平衡常数及副产物难以排出。研究团队发展并突破了Carothers建立的聚酯合成理论,提出了一种无催化剂缩聚的新机理,采用了一类能够形成五元环或者六元环酸酐的二元羧酸作为单体。过量的此类二元酸与伯二元醇酯化形成羧基封端的预聚物后,通过三步串联的基元反应:质子转移、酸酐形成和再次酯化反应,使得体系中的醇酸官能团比例不断趋近于等摩尔比,从而在不需要外加催化剂的条件下获得了高分子量的聚酯。该方法中聚酯产物分子量增长呈现出独特的“加速”模式,从而在与传统工艺相近的时间内,通过熔融缩聚获得了一系列的高分子量无催化剂聚酯,包括聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸乙二醇酯(PES)、聚(丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯)(PBSA)和聚(丁二酸乙二醇酯-共-对苯二甲酸乙二醇酯)(PEST)等。研究团队通过进一步深入研究聚合机理,优化聚合工艺,解决了无催化剂熔融缩聚合成聚酯的单体普适性问题,实现了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)等芳香族聚酯的无催化剂合成。 本成果解决了聚酯工业的百年难题,属于国际首创,并拥有完全的知识产权,具有巨大的应用潜力。
浙江大学 2022-07-22
聚合物气体辅助挤出成型工艺及装置
项目研究内容及用途: 本项目采用一种气体辅助挤出成型技术,其技 术关键是通过气体辅助控制系统精确控制气体压力, 采用气体辅助挤出口 模使聚合物挤出时在口模内壁形成一层稳定的气垫膜层, 从而实现挤出由 非滑移粘着剪切口模挤出机理转化为完全滑移非粘着剪切口模挤出机理, 将口模壁面对挤出熔体的阻力降到最低限,从而达到减小挤出胀大、降低 口模压降和制品内应力、提高制品表面和内在质量的目的。聚合物气体辅
南昌大学 2021-04-14
生物质糠醛基聚合物单体合成技术
糠醛来源于自然界的C5糖,是已大规模工业化生产的生物质基化工产品,其原料来源是农业和林业的废料,包括玉米芯、稻壳、木材废料等。由于这些可再生资源数量非常庞大,且其综合利用不与人类竞争粮食,通过它们生产糠醛,进而发展生物质糠醛基化工产品具有非常大的潜力。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 随着碳中和概念的提出,生物基材料,乃至生物基可降解材料,凭借其良好的环保特性而受到人们的广泛关注。糠醛来源于自然界的C5糖,是已大规模工业化生产的生物质基化工产品,其原料来源是农业和林业的废料,包括玉米芯、稻壳、木材废料等。由于这些可再生资源数量非常庞大,且其综合利用不与人类竞争粮食,通过它们生产糠醛,进而发展生物质糠醛基化工产品具有非常大的潜力。关键挑战在于糠醛是单官能团化的化合物,在聚合物工业中难以发挥重要作用,因此尽管其生产原料广泛、工业生产技术成熟,但市场容量非常有限,严重限制了以糠醛为基础原料的聚合物工业应用。
华中科技大学 2022-07-27
可降解型聚合物包膜控释肥研发
一、成果简介 针对我国控释肥领域存在的成本偏高、控释性较差、膜材难降解、工艺相对落后等问题,中国农业大学经过几年攻关,首次采用国际先进的包膜工艺,研发出新型可降解高分子膜材料,自主开发出与膜材相配套的一整套包膜设备,建成了一条完整的生产线,研制出具有完全自主知识产权的新型包膜控释肥料,实现500公斤/小时小型工业化生产,专家鉴定整体水平达到国际领先水平。生产过程能耗少,生成过程无“三废”产生,产品无毒、无味。包膜生产线可以在现有的旧的设备上改造,设备
中国农业大学 2021-04-14
一种聚合物缓蚀剂及其制备方法
本发明提供了一种聚合物缓蚀剂及其制备方法,其制备方法是: 在容器中加入引发剂、催化剂与卤代环氧丙烷于 0~25℃下混合反应 3~10 小时,再加入烷基吡啶,于 90~150℃下回流冷凝反应 2~6 小 时,得到本发明聚合物缓蚀剂;其中引发剂、催化剂、卤代环氧丙烷 与烷基吡啶加入的质量比为 1~2:1~2:40~100:10~50。本发明 的缓蚀剂具有水溶性好、用量少、缓蚀效果好等特点。
华中科技大学 2021-04-14
光机设计与图像测试技术
研究团队多年来一直从事光机设计与图像检测技术研究以及相关仪器的开发,已成功系统:1)开发公安技侦系统专用针孔无畸变系统10°视场、针孔直径0.8m、入瞳位于镜头前2.5m、畸变小于1%高清针孔摄像系统;2)导引头红外自动标定系统,实现±5°范围内目标源标定误差小于3”;3)超低温卫星外挂成像系统,该系统可在-90°环境下正常工作,直接裸露在卫星外面,无需提供温度调控装置;4)生物菌落识别与自动筛选装置。
上海理工大学 2021-04-10
片上、片间光互联技术
中试阶段/n基于硅基材料的光互联技术具体有高速高密度、受电磁干扰小、低功耗,兼容 于 CMOS 工艺等特点。1、在激光器研制方面,拥有基于 InP 基的微钠尺度微腔激光 器和光子晶体激光器以及基于硅基的光发射器件;2、在光调制器研制方面拥有基 于硅基的光调制器;3、在探测器方面,拥有通过键合方式集成在 Si 上的 InP 基探 测器和直接在硅上外延锗或 GeSn 的探测器等;4、拥有基于硅基的光波导器件、硅 基波分复用解复用器件以及可见光衰减器。 片上、片间光互联技术主要应用于高性能电子芯片、超级计
中国科学院大学 2021-01-12
光引擎模组热响应测试平台
本实用新型公开了一种光引擎模组热响应测试平台,该光引擎模组包括铝基板、焊接至所述铝基板的单相全波桥式整流芯片、分段线性恒流驱动芯片、整列在铝基板外围的多个交流发光二极管,所述热响应测试平台包括暗箱、置于暗箱内的样件安放平台、在所述样件安放平台正上方设置的红外热成像模组、以及位于所述暗箱外并且与所述红外热成像模组信号连接的热响应分析仪,其中,所述样件安放平台上选择性地设有用于置放所述铝基板的绝热板或散热器。根据本实用新型的光引擎模组热响应测试平台通过光引擎模组老化测试过程中LED芯片、电源驱动、桥式整
安徽建筑大学 2021-01-12
植物光形态建成重要分子机理
结合遗传学和生物化学的方法,证明Serine/Threonine Kinase(丝氨酸/苏氨酸激酶)PINOID(PID)直接与COP1进行相互作用并针对其第20位丝氨酸残基进行磷酸化修饰。这一翻译后的修饰导致了COP1活性的适度降低,从而维持了植物体内COP1活性处于一个正常稳定的状态,以适应植物生长过程中所遇到的多变的生长环境和确保植物顺利的进行光形态建成过程。该项研究揭示了一个光调控植物幼苗形态建成的一个重要分子机制,为进一步理解光调控植物生长发育信号通路具有重要意义并为通过基因工程技术改良作物种子的出土效率提供了理论基础。
南方科技大学 2021-04-13
光对神经网络调控研究
小鼠大脑海马区CA3-CA1神经环路各频率波段震荡变化规律,以及小鼠脑缺血缺氧(脑卒中)对海马区CA3-CA1神经环路各个频率波段震荡幅度的影响。同时,团队利用体外低频伽马(30-50 Hz)LED光视觉波刺激,同步记录清醒小鼠学习中的在体脑电活动,发现低频伽马LED光波可调控海马区CA3-CA1神经环路低频率伽马波震荡,有效保护脑卒中诱发的神经损伤和学习记忆障碍。
南方科技大学 2021-04-14
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