二、成果介绍1、 成果简介：（500字以内） 本项目针对国内外对特种高分子树脂及膜材料的重大需求，在传统聚芳醚酮和聚醚砜树脂的基础上，制备高附加值和高性能的功能型改性聚芳醚树脂及功能膜材料。具体的研究内容和完成情况包括：（1）功能型聚芳醚树脂合成、化学改性及放大；（2）适合耐高温树脂的膜制备工艺；（3）针对功能膜材料在分离膜、质子交换膜、功能涂层和生物医用材料方面的应用性开发。研制

吸附树脂是一类多孔性的高分子合成材料，由于合成过程中单体、交联剂、致孔剂等结构的变化以及合成控制方法的不同，使得吸附树脂的孔结构可有目的的调控，可以适应很多方面的应用要求。 南开大学形成了可对吸附树脂的结构进行设计及合成高选择性吸附树脂生产的产业化技术和应用技术： 1.天然植物有效成分及单体分离纯化产业化技术 在树脂骨架上引入特殊的功能基团，对天然植物中不同结构的有效成分具有高的吸附选择性。 用于黄酮类、生物碱类、皂甙类、内酯类、多酚类等提取

项目研究背景及用途 ：有机硅改性双马来酰亚胺树脂是一类高性能聚 合物材料，其热稳定性能和力学性能都比环氧树脂优越，因此含硅双马来 酰亚胺树脂作为金属替代物广泛地用作制造压缩机叶片、大型计算机部 件、印刷电路基板等，是目前最受青睐的高性能聚合物材料之一。 工艺流程 ：用催化方法先合成中间体 N-（4-羟基本基）马来酰亚胺， 再合成含硅双马来酰亚胺齐聚物， 采用四种有机硅合成了四种含硅双马来

吸附树脂是一类多孔性的高分子合成材料，由于合成过程中单体、交联剂、致孔剂等结构的变化以及合成控制方法的不同，使得吸附树脂的孔结构可有目的的调控，可以适应很多方面的应用要求。 针对分离纯化的目标产物分子结构特点，设计合成高选择性大孔吸附树脂，弥补现有商品化树脂的不足，所制备的提取物纯度可控，且可以制备高纯度提取物。 来自天然植物且具有显著生理活性等有效成分，是目前药用研究和开发的重要原料来源，特别是对于结构复杂而精妙的天然产物活性成分，从天然植物提纯化仍是其唯一有效的途径。因此建立合适的分离纯化工艺、开发高效的分离材料就具有重要的意义。此研究成果不仅丰富了现有吸附树脂的品种，也为天然的药用研究提供了重要的实验样品，其具有广泛的社会价值和经济效益。 南开大学形成了可对吸附树脂的结构进行设计及合成高选择性吸附树脂生产的产业化技术和应用技术： 1）天然植物有效成分及单体分离纯化产业化技术 在树脂骨架上引入特殊的功能基团，对天然植物中不同结构的有效成分具有高的吸附选择性。用于黄酮类、生物碱类、皂甙类、内酯类、多酚类等提取和纯化。已工业化的有银杏叶黄酮、甜菊糖、人参皂甙、三七皂甙、长春碱等提取技术。建立了银杏叶提取物中黄酮和内酯的树脂法分离工艺，并进了银杏内酯冻干粉针剂的开发； 分离了汉防己总生物碱中的两种单体生物碱－汉防己甲素和汉防己乙素，开发了汉防己甲素冻干粉针剂，并已取得国家食品药品监督管理局颁发的生产批件。 2）中药提取物农药残留及重金属的去除技术 改变了树脂的传统致孔方法，合成了一类孔径较小且均匀的纳米级孔结构吸附树脂，既保持传统吸附树脂高吸附容量，又具备按照分子尺寸进行精确筛分的能力，用于分子尺寸较大的天然产物有效成分中分子较小的农药或重金属去除。 3）抗生素、维生素中间体的纯化技术 合成的高孔隙率、孔径均匀的高比表面聚苯乙烯吸附树脂，明显改善了树脂的传质性能，吸附速度比现有的商品化树脂提高 2-3 倍，解吸率高于 90%，树脂寿命大大延长。 技术优点：纯化工艺简单、高效、环境友好，避免了大量有毒、低沸点有机溶剂的使用。 4）新型脱色树脂技术 通过树脂孔结构、骨架结构、脱色基团等的调控，合成了一类脱色容量大、再生容易的新型脱色树脂，效果良好。 用于天然产物提取、抗生素、维生素等生产。 5）载体树脂（固定化酶载体树脂、纳米簇金属催化剂载体树脂）生产技术 通过致孔剂、聚合单体、交联剂的调控，合成了一类高环氧基含量、高使用强度的固定化酶载体树脂。该技术的树脂生产成本远低于国外进口树脂。已完成了工业化放大和工艺优化。用于固载青霉素酰化酶，催化青霉素 G 和头孢菌素 G 水解，制备半合成 β－内酰胺类抗生素所需的中间体 6-PAP 和 7-ADCA。 合成的一类大孔径、高比表面积的新型孔结构的聚苯乙烯吸附树脂，加载了纳米簇金属催化剂的载体树脂，用于负载纳米级的金属催化剂，在重氢提取及放射性废水处理中有重要的应用。 6）高容量新型孔结构吸附树脂生产及其处理有机废水技术 具有超高吸附容量、良好的吸附动力学行为等特点。树脂的比表面积达到 1000m2/g 以上。用于废水中有机物的处理。 7）新型螯合型吸附树脂生产及其阴阳离子选择性吸附技术 对水中不同价态金属离子及阴离子酸根具有选择性吸附能力。在高盐体系中可吸附水中的多种重金属，而对 Na、K 等离子没有结合能力，用于海水中重金属的富集或检测。 利用带有交换基团的吸附树脂与阴离子酸根（如 AsO43-等）发生离子交换达到富集的目的。用于水中有害物质净化处理。 8）耐高温碱性离子交换树脂技术 改变季铵基与树脂骨架的连接方式，合成了耐高温的碱性离子交换树脂，可在较高的使用温度下稳定使用，大大拓展了碱树脂的应用 范围。 

成果与项目的背景及主要用途： 吸波材料即雷达吸波材料（RAM），是指能够吸收衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能而消耗掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。目前，随着电磁波污染的日益严重，吸波材料在民用领域具有极大的发展潜力。许多研究已证明，持续、高强度的电磁波照射会诱发细胞变异、诱发肿瘤、癌症等疾病，电磁波污染已成为世界各国本世纪重点治理的环境污染之一。不让电子设备发射电磁波是不可能的，所以消除电磁波污染最有效的办法就是使用吸波材料。这项属于电磁干扰（EMI）范畴的研究已在世界各国得到广泛重视和应用。 技术原理与工艺流程简介： 本项目研究制备含有不同含量及分布的碳纤维(毡)树脂基复合吸波材料，主要研究碳纤维(毡)排布方式、含量对于材料吸波性能的影响，通过调整参数，实现材料对电磁波的宽频吸收、高效吸收、选择吸收的目的；其次，通过对纤维(毡)表面改性、添加电磁损耗剂、改变基体种类等制备具有刚性和柔性基体吸波材料，同时对吸波机理进行研究，以求开发一种低成本、宽频、高效、轻质的吸波材料。试样的制备采用复合材料成型工艺压缩模塑。将环氧树脂与低分子量聚酰胺按质量比 2：1 搅拌均匀（E-44 型环氧树脂：低分子量聚酰胺树脂=100：50～100：100 质量比），在真空干燥箱中脱泡，然后浇注到事先预热的半溢式模具中，模具中预置碳纤维或碳毡。在透波层表面加一层 S-玻璃布，目的是达到与自由空间的阻抗匹配，在模具底部也加一层玻璃布，目的是抵消由透波层玻璃布引起的应力，使试样不致弯曲而造成测量误差。然后将浇注好的模具在 60℃，10MPa的压力下固化 2 个小时，得到所需的 180mm×180mm，厚度为 4mm 的正方标准试样。 技术水平及专利与获奖情况： 本研究通过两年多的大量实验，获得具有良好吸波性能和商用价值的环境功能材料。可用于消除环境空间中的有害电磁波。本课题组制备了材料样品，完成了 4 个专题的研究报告，发表论文 12 篇，申请专利两项。本研究已达到国际先进水平。 应用前景分析及效益预测： 随着电信业的飞速发展，吸波材料的应用已深入到通讯抗干扰、环保及人体防护等诸多领域。 成本估算： 环氧树脂/碳纤维复合吸波材料E-44 环氧树脂：15.4 元/公斤，低分子量聚酰胺树脂：24 元/公斤。碳纤维：300 元/公斤 每块试样用碳纤维：0.36 克 其他费用：电费，模具费，人工费 每块试样成本：约 4 元（180×180mm） 折合成本：约 120 元/平方米 应用领域：电磁波污染的防护，构筑微波暗室。 2、 连续碳纳米管纤维 成果与项目的背景及主要用途： 碳纳米管被誉为超级纤维，是 21 世纪的基础材料，具有优异的物理化学性质，其密度只有钢的六分之一，强度超过钢 100 倍，具有高导电导热性，导热性是铜的 5-8 倍，在高性能复合材料，能源电极，电场发射等多方面有重要的应用前景，世界各国和大公司都争先投入抢占碳纳米管市场，近年来产业发展迅猛。连续碳纳米管纤维是无数碳纳米管构成的长纱线，轻于碳纤维，有高柔性，具有碳纳米管所有结构和功能特性，可编织和成型，较碳纳米管更接近应用，在制备高性能复合材料方面，极具潜力，可用于宇航、汽车用高性能复合材料、风力发电叶片、导电导热材料、电力传输电缆、高强编织物，智能纺织和柔性光电器件等。 基于天津大学的气相法制备连续碳纳米管纤维技术，研发碳纳米管纤维量产化技术，制备万米连续碳纳米管纤维材料, 研发碳纳米纤维复合材料和相关新材料，在国内率先推出碳纳米纤维新产品，主导国内市场，开拓国际市场。 技术原理与工艺流程简介： 本方法是一步制备连续碳管纤维的方法，具有工业化应用前景。2010 年天津大学技术团队取得关键制备技术的突破，纺出千米连续的碳纳米管纤维，为产业化提供了基础。气相纺丝法是以含碳原理和催化剂输入到高温炉中，在气流中生长碳纳米管并组装成丝，用机械的方法纺出碳纳米管纤维的新方法。主要成果包括发明了乙醇/丙酮混合碳源，发明了水密封反应器和致密碳管纤维的纺丝方法。目前已经取得连续纺丝数小时数千米连续碳管纤维，在方法、技术和材料性能方面处于国际领先水平。 应用前景分析及效益预测： 碳纳米管的价格范围较大 2-20000 元/克，价格取决于碳管种类和纯度，有些容易合成，有些受制备限制，尚未量产化。目前市场上多壁管 2000 元/公斤，天津大学科技成果选编高纯碳管价格十倍以上。高纯单壁碳管尚未量产，目前仍以克量计，纯度 80%的单壁管价格为 60 美元/克，高纯（>90%）单壁管在 1000-2000 美元/克以上。连续碳管纤维为双壁管，纯度 90%，短期可参考单壁管价格 60-2000 美元/克。 应用领域： 高性能复合材料、导电导热材料、储能材料、功能电子和织物，产业领域航空航天、能源、环境、化工和纺织等。 合作方式及条件： 技术合作与专利转让 与国际知名企业和研究单位建立合作,引领碳纳米管纤维新产业的发展

以生物基原料生产环境友好的化工产品是人类实现可持续发展的必由之路， 生物基涂层材料的研究已经成为全球涂料科学技术领域的研究前沿。传统的生物基光固化树脂玻璃化转变温度偏低，力学性能较差，影响了其应用推广。团队围绕如何制备兼顾生物基含量与综合性能的生物基光固化树脂开展研究，通过化学结构的设计，在提升生物基光固化树脂性能的同时保证了其较高的生物基含量。目前团队所研发的生物基光固化树脂具有较高的生物基含量和双键转换率，其固化膜的热稳定性及硬度、弹性模量、抗冲击性等性能与常用商业石油基光固化树脂相当，产业化前景广阔。 

本发明公开了一种耦合热溶萃取和热解制备高品质生物油和气体的方法，首先采用热溶萃取法对生物质进行脱氧提质萃取，得到无水无灰、高碳含量、低氧含量和含有大量芳香碳结构的低分子量萃取物；然后将所述的低分子量萃取物进行热解，收集气体产物、液体产物(生物油)和固体产物(焦)。本发明通过耦合热溶萃取和热解技术所得到的生物油碳含量高、氧含量低、热值高，并且生物油腐蚀性低、高附加值的芳香烃类化合物含量高，可以大大减少生物油的后处理工艺。另外，所得到的气体产物的热值增大。本发明工艺简单，无需催化剂和氢气，生产成本低，产物附加值高，具有较高的经济效益、环境效益和广阔的应用前景。

本发明公开了一种耦合热溶萃取和热解制备高品质生物油和气体的方法，首先采用热溶萃取法对生物质进行脱氧提质萃取，得到无水无灰、高碳含量、低氧含量和含有大量芳香碳结构的低分子量萃取物；然后将所述的低分子量萃取物进行热解，收集气体产物、液体产物(生物油)和固体产物(焦)。本发明通过耦合热溶萃取和热解技术所得到的生物油碳含量高、氧含量低、热值高，并且生物油腐蚀性低、高附加值的芳香烃类化合物含量高，可以大大减少生物油的后处理工艺。另外，所得到的气体产物的热值增大。本发明工艺简单，无需催化剂和氢气，生产成本低，产物附加值高，具有较高的经济效益、环境效益和广阔的应用前景。

酚类化合物是一种重要的化工原材料和中间体,广泛应用于纤维、塑料的合成,农药、医药的制备,以及香料、染料等其他生产领域。煤焦油中含有丰富的酚类化合物,从中提取酚类化合物具有重要的经济价值。目前工业上比较成熟的分离方法是氢氧化钠碱洗法,但整个过程消耗大量酸碱溶液,并且会产生含酚废水需要后续处理。为了解决上述缺陷,采用新型非水相分离方法很有必要。本课题组发现并研究了一系列季铵盐通过与酚类化合物形成低共熔溶剂(deep eutectic solvents, DESs)分离油中的酚类化合物,这种方法萃取效率高,萃取剂可以循环使用,萃取过程中不使用无机碱和酸,并且避免了含酚废水的产生。针对目前使用的反萃剂乙醚具有易挥发和易爆炸等缺点、低共熔溶剂对中性油的夹带以及缺少低共熔法萃取分离真实油酚混合物过程中酚类化合物的变化规律等问题,本技术着重考察了低共熔法分离油酚混合物过程中反萃剂的选择、低共熔溶剂对中性油夹带行为和中性油的脱除,以及低共熔法萃取分离真实煤焦油过程中不同酚类化合物组成变化和物料守恒等。为低共熔法分离油酚混合物的工业应用提供理论支持。TMAC相对ChCl萃取真实煤焦油中酚类化合物的能力更强,回收率更高,但会夹带更多的中性油,且反萃剂更难去除；ChCl萃取酚中性油种类较少,主要为萘,而TMAC萃取酚中性油除了萘还有大量其他种类的中性油；使用季铵盐萃取煤焦油中酚类物质的萃取率可以达到80%,低于模拟油酚混合物时的萃取率,这是由于煤焦油中多种芳环中性油与酚类物质间π-π键作用造成的；ChCl和TMAC在循环3次实验后基本特性保持不变,可以循环使用。

本发明公开了一种同轴送丝熔敷激光头的光路分光单元，该分 光单元主要包括：准直镜，前四分光透镜，后四分光透镜，聚焦透镜 和金属斜平面反射镜。该单元目的是将准直后的激光束通过两面相对 位置固定的四分光透镜按照激光能量，平均分为水平面上中心对称的 四束光路，分离后的光束通过聚焦透镜聚焦，经过金属斜平面反射镜 聚焦至焦点，光路中空部分嵌入送丝机构，使光路焦点最终聚焦在焊 丝上，实现高精度、高质量、全方向的同轴送丝。