一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 冯畴境 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043101 李暄 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043116 罗雨欣 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043111 黄品杰 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043110 张一丹 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043105 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 周家斌 化学化工学院 教授 环境材料与污染控制 刘丹 化学化工学院 讲师 环境材料与污染控制 四、项目简介 工业生产当中产生大量的有机废水需要净化处理，对此问题，本课题准备采用光催化耦合基于硫酸根自由基的快速降解水中有机污染物。制备出磁性好、易回收且具有良好催化性能的Z型CuFe2O4/MnO2复合材料来活化PMS。PMS在复合催化材料表面会迅速反应生成硫酸根和羟基的自由基，同时在光照下实现电子空穴的有效分离。通过光催化和高级氧化产生的强氧化性的活性物种会争夺有机物的最外层电子来实现对有机废水的高效降解。 因为CuFe2O4具有磁性好、易回收、可重复使用、低毒、化学性质稳定、可见光催化活性等优点，可减少二次污染，且能够高效的活化PMS，此外，PMS可作为电子受体快速转移和消耗光生电子，实现电子和空穴的有效分离，提高其光催化活性。同时，通过掺杂MnO2颗粒进一步提高CuFe2O4催化剂比表面积，在反应体系中能够进一步活化PMS产生氧化自由基，从而有效地降解有机物。

项目于2012年国家立项（教育部）作为创新创业计划，并资助十万元；同年七月荣获大学生科技“挑战杯”四川省大学生创业计划竞赛一等奖；十一月国家科技部组织在上海参加“首届中国创新创业大赛 获得全国百强 ”奖；年底国家知识产权局授予四项专利权。 该项目是四川大学自主开发的具有国际先进水平和我国自主知识产权的环保型高科技节能产品。“超轻质复合材料CNG气瓶技术”研制团队的部分成员是唯一参加建设、生产过几年轻质复合材料CNG气瓶的团队；该项目是针对目前为减少城市污染而大力发展的压缩天然气汽车研制的一种高科技配套关键产品-气瓶，属于高性能复合材料产品。这类气瓶是融各类内衬的密封性和复合材料的可设计性，高强度，轻重量的特点为一体,大幅度减轻了气瓶重量,又保证承压能力以及使用期间的疲劳寿命；国际上只有少数工业发达国家才具有研究开发生产能力。 全塑料复合材料气瓶已经过广泛的设计、试验和现场的使用试验结果也已证实；这种容器设计可以在汽车运行的环境和条件下安全地工作。全塑料复合材料气瓶是安全的，耐疲劳的，其重量轻和价格之间是相匹配的；目前，这类气瓶己得到世界上广泛的承认和接受，在许多领域内市场正在迅速增加，特别是在各类公共汽车上的应用，分外受到人们的重视和欢迎。这类超轻质复合材料气瓶不仅用于燃气汽车的燃料容器，而且还广泛用于消防，医院以及宇航，井下作业人员的呼吸器，今后将逐步全面替代原有的钢质气瓶和复合二代瓶，市场需求量很大，前景广阔。产品具有极高的经济效益和社会效益，是我国未来最具商业价值的项目，也是国际上正在研究和发展的一类重要高技术产品。 项目采用高密度塑料作内胆，并用计算机控制实现自动化生产；配有调整气瓶成型轨迹和控制机械性能的全套计算机辅助设计软件，可生产多种规格与品种的产品；生产效率高，产品质量稳定，技术成熟可靠；该技术是一个综合应用专利技术和专项技术，建成后的装备及生产技术达到或超过国际先进水平。发展燃气汽车的关键设备就是装天然气的气瓶；气瓶的质量直接关系到燃气汽车运行的安全与成本高低。 目前，国内尚无企业涉足，市场无此类超轻质复合材料CNG气瓶销售；而国外这类轻质复合材料CNG气瓶卖价（1～2）万元/只，价格非常昂贵。国内投资一条生产线仅需2400万元专用和辅助设备，厂房3000㎡，产值2.5～4 亿元，利税2～2.6亿元。超轻质复合材料CNG气瓶（CNG4)样品在四川大学产业科研院里展出，欢迎参观咨询；

本发明公开了一种高分子基软硬交替多层复合材料及其制备方法，该复合材料由高分子基脆性层和高分子基韧性层交替层合构成，形成软硬交替的多层双连续结构。韧性层和脆性层为同一种高分子基体，韧性层是指在脆性层基体中加入增韧剂进行增韧改性，这样保证脆性层脆性大韧性差，韧性层脆性小韧性好。在受外界冲击过程中，脆性层和韧性层相互支撑，各自提供材料的韧性和刚性。因此该发明制备了具有优异韧性且刚性有效提高的高分子基复合材料。本发明的高分子基软硬交替多层复合材料的层数和层厚可控，配方可调；复合材料的力学性能优良；方法简单，可连续批量生产，生产成本低，可广泛应用于制备具有优异韧性的高分子基板材、片材以及膜材料。

本发明公开了一种壳聚糖/纳米TiO2复合材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：将壳聚糖溶液与纳米TiO2粉末混合，用超声波分散处理后，于160-180℃下反应1-2h，制得壳聚糖/纳米TiO2复合材料；其中，壳聚糖溶液的浓度为0.05-0.2g/L，纳米TiO2粉末的添加量为0.1-1.0g/L壳聚糖溶液。本发明的制备方法操作简单，安全性好，能使纳米TiO2均匀分散在壳聚糖中。采用该方法制得的壳聚糖/纳米TiO2复合材料结构稳定，具有较好的力学性能和加工性能，可用于制备纤维材料；且该复合材料能有效分解水稻白叶枯病原菌的胞外多糖，对水稻白叶枯病原菌具有抗菌活性，光催化效率高，用于水稻栽培中能有效防治水稻白叶枯病。

本发明公开了一种基于叉指电极的树脂基复合材料纤维取向测 量方法，包括以下步骤：1)将待测试样固定在旋转载物台上；2)在待测 试样上表面涂一层润滑油，将叉指电极与待测试样上表面贴合并将叉 指电极与电容测试仪连接；3)让载物平台带动待测样品旋转 360 度， 采用电容测试仪测量叉指电极在待测样品旋转时的电容变化情况；4) 获取电容值最大时电容测试仪采集数据量的个数 N，获得纤维取向与 所述叉指宽度方向所成的角。本发明利用叉指电极的结构优势，实现 了通过材料的介电各向异性测量树脂基复合材料的纤维取向。本发明 无需待测试样准备过程，采用无损检测，方法简单易实施，且为电学 量测量，精度高，便于树脂基复合材料物理机械性能的判断。

以目前航空航天、陆海空等军种的军事装备上主承载结构的轻量化为主要研发目的，通过高性能材料组合、多尺度优化以及智能化控制等来实现结构轻量化、提升军事装备作站效能的目的。同时研发的轻量化结构可以用于新能源汽车、工程机械以及空间结构上，从而实现汽车与机械的节能减排、桥梁与建筑的更大跨越能力等。 针对上述情况，做了如下研究：研究复合材料与金属组合的多级智能化结构的多尺度设计方法，解决复合材料与复合材料之间以及复合材料与金属之间高效连接技术，研发高性价比的复合材料构件，研究适合高性能材料组合的结构形式与制造工艺等。 研发了预紧力齿连接技术，解决了复合材料高效连接技术，研发出高纤维比、高性价比的混杂纤维复合材料管材，并提出多种节点连接形式，提出了复合材料-钢-铝合金组合桁架结构形式以及配套多尺度优化设计方法。

剪切变稀是流体的一种流变学行为，某些流体在施加剪切力后，流体的粘度降低。现已发现不少天然产物及聚合物的溶液具有剪切变稀的特性，同时，剪切变稀性质也得到广泛应用，如：大多数涂料被赋予剪切变稀特性，涂刷时，对涂料施加剪切力，涂料变稀，易于均匀地分散在被涂覆物表面，一旦停止涂刷，剪切力消失后，涂料粘度恢复到施加剪切力前的粘度，限制涂料自发流动，避免产生涂层不均一、流挂等现象。随着剪切变稀性质研究的深入，以及应用范围的不断扩大，对剪切变稀性能要求也在不断提高，不时有具备剪切变稀性质的聚合物设计合成出来。其中，聚丙烯酸因其易于合成、性能可调等优点逐步在市场上占据主导地位。疏水改性聚丙烯酸聚合物是聚丙烯酸剪切稀化剂的第二代产品。较第一代碱溶胀型聚丙烯酸剪切稀化性更容易控制，可调范围更宽。尽管疏水改性聚丙烯酸聚合物剪切稀化性能可调范围宽，但是市售产品并不能做到面面俱到，覆盖整个需求范围。本项目即根据需求方的提出的特殊性能要求开发特定疏水改性聚丙烯酸聚合物。 需求方性能要求如下： 1）与丙二醇有很好的相容性；2）剪切稀化指数（0.3rpm与30rpm的粘度比值）要求20℃≥15，-20℃≥10，且30rpm粘度值小于1000；3）粘度对盐的敏感性高；4）耐剪切：2000rpm剪切5min，要求粘度损失小于10%；5）高温稳定性：要求80℃还能保持增稠效果。 目前市售疏水改性丙烯酸聚合物的均是针对水体系开发的，本项目要求与丙二醇有相容性，针对的不完全水体系，必须有特定结构的聚合物才能满足要求。 疏水改性丙烯酸聚合物在国外已经有相关产品上市，但是作为产品，市场定位是应用，这类产品是以功能化的角度进入市场，比如：水性涂料增稠剂等。根据需求方提供的信息，市场上没有专用除冰液增稠剂产品。由于生产企业对产品结构保密，无法从产品结构方面全面了解国外状况，因此无法从产品结构判定市场上是否满足需方要求的产品。 国内还没有见到疏水改性丙烯酸有影响力的产品，市售产品还仅为第一代的碱溶胀型聚丙烯酸。需求方试用了国内所有产品，均不能达到性能要求。 从30年前提出部分疏水改性丙烯酸的理念后，国内外学术界有过大量研究，不过学术研究与产品技术开发着眼点不同，现有的报道都是对结构性能的一般规律性研究，体统合成制备方面研究报道很少。更重要的是尚未看到水-丙二醇体系的相关研究。 根据现有资料，疏水改性聚丙烯酸聚合物制备可以分为两大类：合成法和改性法。合成法采用疏水性单体与丙烯酸共聚使聚合物结构中带有疏水性基团；改性法用市售聚丙烯酸通过酯化方法在丙烯酸链上带上疏水性基团。合成法的优点是可进行分子设计，疏水性可调范围宽、改性法的优点是较合成法简单，但是疏水可调性受限。疏水改性聚丙烯酸制备的工艺路线分为：1、沉淀法，聚合物结构容易控制，高校科研单位以发文章为目的均采用此法。但是，该方法后处理极为繁琐，通过环评难度较大；2、界面聚合法，工艺简单，但是，产品质量差，而且不稳定；3、胶束共聚法，工艺也较为简单，产品质量虽然不如沉淀法好，但是，产品质量稳定；以上3条工艺路线为合成法。4、聚合物改性法，产品质量较易控制，也较为稳定，但是成本较高，后处理也较为复杂。 本研究组已有30多年的聚合物合成研究经历，承担过多个聚合物制备类项目，涉及的单体基本为丙烯酸类，苯乙烯类。曾经承担过疏水改性丙烯酸的合成项目，用于油田高温、高盐地层的采油。对疏水改性丙烯酸聚合物合成有一定的经验。 本项目开发50L“较高剪切稀化指数的碱溶胀疏水改性聚丙烯酸聚合物”制备技术，制备的“较高剪切稀化指数的碱溶胀疏水改性聚丙烯酸聚合物”达到需求方提出的技术指标。本项目采用疏水性单体与丙烯酸共聚的方法制备“较高剪切稀化指数的碱溶胀疏水改性聚丙烯酸聚合物”。该路线疏水性可调范围宽，变化不同结构的疏水性单体及含量即可加以调节。同时，剪切稀化指数也可以用此方法调节。采用胶束共聚工艺路线，生产过程易于控制，产品质量稳定。

本发明是一种具有内增塑功能的肠溶型药用包衣聚丙烯酸树脂乳液，它由以下配比 的原料(质量比)经反应而成：甲基丙烯酸∶甲基丙烯酸甲酯∶甲基丙烯酸丁酯∶复合乳化 剂∶过硫酸钾∶分子量调节剂＝1∶(1.20-1.32)∶(1.451.58)∶(0.060-0.080)∶ (0.013-0.025)∶(0.020-0.030)。本发明还公开了种子聚合法制备上述聚丙烯酸树脂乳液的 方法。本发明聚丙烯酸树脂乳胶液属于肠溶型水分散体包衣，具有使用安全、环保、不需加 入增塑剂即可实现高效、高质量包衣的特点。

项目研究背景及内容 ：由于我国水资源短缺的加剧和环保意识的觉 醒，我国水处理用聚丙烯酰（ PAM）市场年增长率达到 15%。而目前聚丙 烯酰胺的生产主要采用水相聚合工艺， 产品的质量和品种无法满足废水资 源化市场对高质量聚丙烯酰胺产品的需求。该项目通过相迁移体系的建 立、聚合参数的优化、反应器的放大设计和工艺参数控制，建立了相迁移 体系中生产聚丙烯酰胺产品中试工艺路线。并进而以污泥脱水过程

本发明公开了一种原位合成纳米金刚石增强铁镍合金基复合材料的方法，所述复合材料由碳纳米管和铁镍合金粉末作为原材料所制成，制备工艺为放电等离子烧结技术。碳纳米管在铁镍合金粉末的催化和放电等离子烧结的直流脉冲电场作用下部分相变为纳米金刚石，转变比例为50?80％，碳纳米管和纳米金刚石在复合材料中起到纤维增强和颗粒强化的协同增强效果。相对于现有技术，协同增强的强韧化效果更加优异，本发明所得到的铁镍合金基复合材料具有比纯铁镍合金更高的硬度、强度和耐磨性能而且具有更低的热膨胀系数，可以广泛应用于精密仪器和高新技术领域。