芳纶基环氧树脂开发与应用 1、技术分析 低粘度液体芳纶基环氧树脂，既保留芳纶纤维的骨架结构又引入环氧基团，还引入柔性的醚键，与芳纶纤维及环氧树脂的相容性均较好，起到桥梁作用，可在不破坏芳纶纤维本体结构情况下，解决了芳纶纤维与环氧树脂基体间界面粘结性问题，同时也能增加环氧树脂基体的韧性；不改变现有复合材料生产工艺，可操作性强，可实现工业化大规模生产，具有非常强的国内外竞争力及产业化应用前景。 2、应用范围及目前应用状态 特种环氧树脂复合材料相比于金属材料，具有轻质、耐磨损的性能优势，用于大型客机、商务飞机、固体火箭发动机壳体和卫星等结构部件，可有效减轻机身自重，节约飞机燃料的使用。在新一代通信技术方面，芳纶可增加光缆的刚性和强度，广泛应用于室内外光纤和电力缆的增强件，对推动我国新一代通信技术的发展起到重要作用。在电子电器相关领域，日本松下电器公司在浸渗高耐热的环氧树脂固化芳纶无纺布上贴合铜箔而制成印刷线路基板。特种环氧树脂复合材料兼具优异的电绝缘和耐热性能等优点，可作为耐高温绝缘材料应用于电动机、变压器、电抗器等电力设备中，同时因其优异的力学性能也可用于绝缘拉杆及绝缘支撑器件。 目前应用状态：完成芳纶基环氧树脂增强E-51固化物应用研究，探索了芳纶基环氧树脂对芳纶织物-环氧树脂复合材料之间的界面性能的影响。 （1）芳纶基环氧树脂增强E-51固化物应用研究 选择环氧值为最大条件下制备的芳纶基环氧树脂，将芳纶基环氧树脂添加量分别为 E-51质量分数的2.5%、5%、7.5%与 E-51 混合后，经二乙烯三胺固化，根据国标制得标准样条，样条如图1所示。 （a）拉伸样条      （b）弯曲、耐冲击样条图1  固化样条 表1 掺入百分比的2号样品的固化物力学性能 2号样品掺入量 /% 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 弯曲强度 /MPa 冲击强度 kJ/m2 0 31.55 1.65 107.08 5.42 2.5 60.08 3.11 96.04 7.96 5 68.94 3.96 128.65 11.25 7.5 44.64 2.54 97.07 11.34 如表1所示，掺入量的增加，固化物拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均呈现先增后减趋势，在E-51中添加5%时，弯曲强度略有提高，拉伸强度提高2.2倍，断裂伸长率提高2.4倍，抗冲击强度提高2.1倍。主要是因为芳纶基环氧树脂液体本身具有刚性苯环，同时也含有柔性的烷基侧链，并以环氧基封端，提高了与树脂基体的相容性，将刚性结构交联到体系当中，提高了体系的力学强度，因此掺入芳纶基环氧树脂液体后拉伸强度和断裂伸长率均提高了。而冲击强度保持上升趋势，掺入量超过5%后基本不再发生变化。 （2）芳纶基环氧树脂对芳纶织物-环氧树脂复合材料制备 取一定量环氧树脂，常温下加入一定比例的芳纶基环氧树脂，再将固化剂（DEDDM）加入到上述混合物中（胺值与环氧值等当量），搅拌均匀后，再按真空干燥箱中，抽真空30min。采用手糊法制备芳纶织物/环氧树脂复合材料，铺好后盖上离型纸放入80℃压机中加压，使树脂与芳纶纤维布浸渍，将平板硫化机升温至140℃，将脱模布和离型纸放入，铺厚3mm放在模具中，将140℃/1MPa下保压15min，再将压力升至10MPa，保温固化2.5h，冷却至室温开模，如图2所示。 图2  芳纶织物-环氧树脂复合材料 3、前景及经济社会效益分析 本项目根据芳纶纤维和环氧树脂的结构特点，设计和制备一种具有“两亲结构”的新型芳纶基环氧树脂。该树脂具有芳纶的骨架结构和环氧丙烷的侧链。分子中的芳纶骨架部分与芳纶织物纤维的结构相同，有利于两者之间的互相亲和。而芳纶基环氧树脂分子中的环氧基团与环氧树脂的结构具有相似性，与环氧树脂具有很好的相容性。芳纶基环氧树脂能广泛应用于电缆增强、防弹背心、运动织物、登山绳、防割手套和绝缘纸产品中，带动更多收益效应。 蓖麻油基环氧树脂开发与应用 1.研究背景及意义 目前我国已是世界上塑料制品生产和消费最大的国家，环氧树脂具有优异的粘接强度，良好的介电性能，制品尺寸稳定性好、硬度高、柔韧性较好、对碱及大部分溶剂稳定，是一种常见的应用非常广泛的热固性树脂塑料，目前全球环氧树脂年产量达到250万吨左右，需求量巨大。其中双酚A型环氧树脂用量最广泛，占环氧树脂总量的85%以上，67%以上的双酚A型环氧树脂则依赖于石化资源，同时其存在着毒性问题。 目前，国内外对于生物基热固性树脂的研究相对越来越热，其中，植物油以其来源广、产量大、价格低的优势，而备受广泛研究，目前有关植物油基增塑剂和环氧树脂的研究主要包括大豆油基、桐油基、蓖麻油基、甘油基、松香基等。 蓖麻是世界十大油料和四大不可食用油料作物之一，我国是世界上栽培蓖麻和生产蓖麻籽的主要国家之一，种植面积和产量曾一度跃居世界第一，蓖麻油是重要的化工原料，称作“土地里种出的石油”。 蓖麻油的基本结构： 羟基平均官能度约2.7，羟值为156～165 mg/g，碘值80～90 g/100g，皂化值为170～190 mg/g。 2.技术路线 （1）环氧蓖麻油缩水甘油醚的合成（ECOGE） 环氧蓖麻油缩水甘油醚的合成采用液体酸多相催化法，其原理是有机酸被过氧化氢预氧化为过氧化有机酸，再将蓖麻油缩水甘油醚氧化为环氧蓖麻油缩水甘油醚，反应原理如下式所示。 （2）蓖麻油多元醇的合成（COP） 选择不同催化反应体系，使用甲醇、乙醇、丙烯醇、苯酚、苯甲酸、丙烯酸等不同柔性、刚性基团对环氧蓖麻油环氧基团进行开环加成，增加分子中羟基，制备蓖麻油多元醇，为下一步蓖麻油多缩水甘油醚制备提供基础。此反应过程中，酸催化体系下发生亲电加成反应，碱催化体系下发生亲核加成反应，在开环过程中，注意避免酯键发生水解或者酯交换反应。 （3）蓖麻油多缩水甘油醚的合成（COPGE） 将上述蓖麻油多元醇与环氧氯丙烷反应，生成蓖麻油多缩水甘油醚，此反应有两种方法合成，一种是羟基与环氧氯丙烷发生开环闭环两步反应，最终生成缩水甘油醚；第二种方法是羟基和环氧氯丙烷直接一步法制得缩水甘油醚，但是环氧氯丙烷用量大。 3 蓖麻油基环氧树脂的结构与性能参数 （1）蓖麻油三缩水甘油醚（XY966） 环氧值：0.15~0.25 eq/100g 粘度(25℃)：150~450mPa·s （2）氢化蓖麻油三缩水甘油醚（HCOGE） 环氧值 ： 0.18 eq/100g 粘度(25℃) ： 850 mPa·s （3）环氧蓖麻油三缩水甘油醚（ECOGE） 环氧值 ：0.38 mol/100g 粘度(25℃) ：650 mPa·s  （4）苯氧基蓖麻油多缩水甘油醚（POCOGE） 环氧值：0.24 eq/100g； 粘度(25℃) ：950 mPa·s （4）苯酚-蓖麻油基多缩水甘油醚（PCOGE） 环氧值： 0.24 eq/100g； 粘度(25℃) ： 1550 mPa·s （5）蓖麻油九缩水甘油醚（ CONGE ） 环氧值：0.31 eq/100g， 粘度(25℃) ：6050 mPa·s 3.本项目的特色与创新之处 （1）项目特色 1）本研究所采用的原料蓖麻油是植物基可再生资源，所合成的蓖麻油基环氧树脂是低毒环保可降解物质； 2）本研究采用酰化和环氧化反应，分别制得具有很好柔韧性的环氧乙酰蓖麻油，和具有很好刚性的环氧苯甲酰蓖麻油两种增塑剂； 3）本研究以柔性的蓖麻油为原料，引入刚性基团，合成一系列柔性和刚柔兼备蓖麻油基环氧树脂。 （2）项目创新之处 1）研究采用酰化和环氧化反应，分别制得具有很好柔韧性的环氧乙酰蓖麻油，和具有很好刚性的环氧苯甲酰蓖麻油两种增塑剂，反应步骤少，处理简单。其中环氧乙酰蓖麻油拉伸效率高于DOTP，而环氧苯甲酰蓖麻油的拉伸强度和断裂伸长率均高于DOTP，可应用于刚性需求高的场合； 2）本研究将蓖麻油碳碳双键环氧化后开环，后与环氧氯丙烷反应制得高环氧值的蓖麻油基环氧树脂，提高了固化物的交联密度，提高了环氧树脂的拉伸、弯曲等性能。 3）本研究在柔性的蓖麻油分子链中引入刚性基团，解决了蓖麻油基合成一系列刚柔兼备蓖麻油基环氧树脂，赋予环氧树脂配方良好的柔性、抗冲击性和耐热冲击性能。

钛酸锶是一种电子工业的重要原料，主要用来制造自动调节加热元件和消磁元器件，陶瓷电容器，陶瓷敏感元件，微波陶瓷元件等，尤其是高质量纳米钛酸锶可用来制造PTC热敏电阻，晶界层电容器等电子元件，具有高性能、高可靠性和体积小等优点。 早期的高压瓷介质电容器多为BaTiO3基陶瓷，但易受外界影响，加高直流偏置电场作用引起了极化，造成介质电压击穿，同时介电常数随着附加电场的增大而急剧下降，使电容量大幅度下降，而SrTiO3基陶瓷电容器克服了上述缺点，且具有介电损耗低，温度稳定性好等优点，大有逐渐取代BaTiO3基陶瓷的趋势。日本东京电学化学公司和太阳诱电公司用钛酸锶材料制成晶界型陶瓷电容器。在大电容量方面可与有机薄膜电容器相媲美，受到了人们的普遍重视。 钛酸锶的制备方法主要有高温固相反应法、水热法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法和直接沉淀法等。国内钛酸锶主要采用SrCO3和TiO2混合经高温反应而制得的，产品质量差，粒径大，不能满足电子工业对高质量SrTiO3的需求。本技术采用超重力场结合直接沉淀法制备纳米钛酸锶，利用超重力技术来强化反应、微观混和，控制钛酸锶晶体成核和生长等关键环节，因此生产高质量的纳米SrTiO3，市场前景广阔，符合国家需求及科技发展趋势。

云母钛珠光颜料是20世纪80年代由日本，法国等国家的学者开发成功的高档颜料产品，颜料粒子是片状，粒径一般为10－6um，每个粒子都具有层状结构，即云母片夹在两层TiO2包覆层之间，它们之间没有任何粘附剂，TiO2的晶型为金红石型。云母钛珠光原料的外观为银白色粉末，折射率为2.4－2.6，相对密度为3.7。无毒，耐光，耐热，耐化学腐蚀，不易燃，不导电。颜料的珍珠光泽金额干涉色的差异与产品的粒度大小，粒度分布及TiO2的含量有关，粒子颗粒较粗时具有类似金属的闪烁效果，粒子较细小时，具有类似丝绸的柔和光泽。TiO2含量较低（约为10－20％），即色膜层较薄时，其发射色是白色，银白色或珍珠色；含量较高即色膜层较厚时，其发射色为各种颜色的干涉色，或为金色或为红色，蓝色或绿色。色泽鲜艳，幻彩缤纷，闪烁无穷，美观无限。云母钛珠光颜料主要用于塑料，橡胶，涂料，化妆品等高档商品的生产中，为产品提供柔和多变的色彩，使产品更具高贵华丽。在轿车面漆生产中加入本产品可增加汽车漆面的耐候性和洁亮的光泽，延长使用寿命；在高档化妆品中使用，使产品无毒，色彩稳定和洁肤润滑之功能；在橡胶，塑料中使用，还能使产品的热稳定性显著提高

为了提高白炭黑的利用价值，将其转化为高效吸附剂和催化剂载体，本课题组研发了一种具有自主知识产权（获授权国家发明专利）、高比表面积的二氧化硅介孔材料，有望应用于气体吸附和催化剂载体。

本成果聚焦于可再生木本植物油脂的生物-化学组合合成技术，合成了基于油脂的新型聚氨酯系列产品，并结合分子结构设计-性能调控构建了多功能、高性能且稳定的生物油脂基聚氨酯及其复合材料，为获得综合性能优良的新型生物基聚氨酯材料提供理论依据和技术支持。

1.痛点问题 本技术聚焦于利用生物法合成化妆品领域里的一些功效活性成分。化妆品中的小分子功效活性分子如四氢嘧啶、小分子透明质酸、唾液酸等在化妆品行业具有重要的应用。 四氢嘧啶作为一种化妆品领域的一种新型功效分子具有平衡细胞的渗透压，在高温、干燥和辐射等逆境下，对酶、DNA、细胞膜和整个细胞提供保护作用，因此近年来在化妆品中被用于保湿、抗氧化、防止紫外线伤害。 透明质酸主要作为一种高效的保湿剂广泛应用于化妆品行业，尤其小分子量透明质酸具有更好的透皮性能，目前刚刚进入市场，作为一种潜在的新产品在化妆品和保健品领域具有一定的应用潜力。 唾液酸是人体中一种重要的生理活性物质，是大脑神经节苷脂和糖蛋白的主要组成部分，2021年刚刚被批准作为化妆品添加原料，主要作为活性氧清除剂，刺激皮肤细胞新陈代谢，减缓衰老，预防色斑等作用。 2.解决方案 本项技术是针对四氢嘧啶、唾液酸、透明质酸等三种目标分子通过合成生物学技术设计代谢途径和细胞工厂，所构建的菌株与现有工业化技术相比具有更好的生物安全性，产品的最终发酵浓度较上述企业工业使用菌株相比产量提高了15%以上。 合作需求 寻找应用场景： 透明质酸、四氢嘧啶、燕窝酸这几项产品，目前存在市场杂乱的情况，需要针对具体的应用场景设计产品的应用化开发。在后续的产业化过程中，本项目希望能够对接到在医药、化妆品、食品领域中的资源，针对具体需求，进行应用化开发。

成果与项目的背景及主要用途 二甲醚作为一种替代石油的新型绿色清洁能源，被一些专家评论为“解决中国能源与环境问题的关键”，产品前景被普遍看好。采用甲醇气相一步法合成二甲醚工艺前景相当乐观,发展二甲醚工业具有明显的社会和经济效益。南开大学通过“产学研”紧密合作攻关，已经完成了1000吨/年二甲醚中试生产装置的建设并全面达到了预定的各项技术要求。 技术水平及专利 南开大学经多年研究，采用一种具有

本技术基于生物预处理技术，以秸秆、木屑等农林固废为原料，通过白腐菌的生物降解与转化过程实现对秸秆、木屑的无胶沾粘，并通过简单热压工艺即制备出无胶沾粘剂中高密度纤维板。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 纤维板以低制备成本、高资源利用率等优势快速占据人造板产业市场，但由于木材来源日益匮乏，且在常规生产过程中含甲醛胶黏剂的添加而导致原料短缺、成本高昂、甲醛污染等问题。开发可持续、清洁、低耗的纤维板材合成技术迫在眉睫。本技术基于生物预处理技术，以秸秆、木屑等农林固废为原料，通过白腐菌的生物降解与转化过程实现对秸秆、木屑的无胶沾粘，并通过简单热压工艺即制备出无胶沾粘剂中高密度纤维板。 【技术优势】 1、使用秸秆、木屑等农林固废替代原木和次小薪材，节省成本、来源广泛，实现可持续化； 2、 采用生物法代替化学沾粘剂产生无胶沾粘，拒绝环境污染因子，温和、环保与低耗； 3、所制备的中高密度纤维板满足纤维板国家标准； 4、制备的中高密度纤维板具有良好的耐火性。

丁二酸应用领域广泛，其中生物可降解塑料PBS是丁二酸最具发展潜力的重要应用领域，生产1吨PBS需消耗0.62吨丁二酸。PBS与其他生物可降解塑料相比，不仅力学性能十分优异，而且价格合理，市场需求量很大。目前国内外已开发成功以丁二酸为原料合成PBS生物可降解塑料技术。专家分析认为，未来我国PBS的年需求量将达到300万吨以上，需消耗丁二酸180万吨，而

聚氨酯是重要高分子合成材料，用于制造泡沫塑料、纤维、弹性体、合成革、涂料、胶黏剂、铺装材料和医用材料等，广泛应用于交通、建筑、轻工、纺织、机电、航空、医疗卫生等领域。目前，全世界生产聚氨酯都是采用光气异氰酸酯路线，本项目首创的绿色生产技术，以二氧化碳替代剧毒的光气，与有机胺、多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇等为原料，具有原料成本低 (比光气异氰酸酯路线低20～30％) 、转化率高、过程清洁等特点，产品质量优异，优级品含量大于99.5％，经济性好，具有最强的国际市场竞争力。随着环境保护、节能减排的日益重视，该项目的开发，对于节约宝贵的能源、利用二氧化碳废气、促进节能减排、经济社会和谐发展具有非常重要的意义。5万吨/年HDI型聚氨酯，总投资26000万元。