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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
分散式潜流园林绿地污水处理多元化功能集成技术
适用于村镇、别墅区、风景旅游区、养老院、厂矿、畜禽养殖场、垃圾填埋场等远离污水管网的地区进行雨污水处理,以及提升河道、人工湖等地表水体景观的可持续自净容量与游憩性的多元化服务功能生态建设领域通过在绿地下添加改性滤料、种植特定耐水湿树木,将绿地或地表水坡岸作为理化与生化的生态智能控制净化反应器,形成动植物、微生物与水体污染物之间自组装的物质循环及生态动力学自净系统;通过绿地或坡岸下嵌入生态智能控制净化反应箱,将天然净化反应器与地表水体廊道式净水装置合用,实现了地表水坡岸生态基础建设功能的多元化,及维系地表水可持续自然净化的一种创新性体验。确保净化装置所具有一劳永逸的可持续性成效  
天津城建大学 2021-04-11
一种聚氨酯水分散体胶黏剂的连续生产方法
本技术成果是在合成水分散体聚氨酯工艺中,采用特殊的复合剪切乳化分散工艺,把中和过程中的第 一步混合放在了静态混合器中,第二步将混合物放在动态混合器中,动静混合方式结合制备出具有稳定的 水性聚氨酯。另,尝试采用含有羧基和磺酸基复合水性单体体系,分别在预聚体合成工艺的聚合阶段和扩 链阶段加入,从而使离子基团在大分子中的分布更均匀,有利于预聚体的分散和提高贮存稳定性。连续过 程短的保留时间大大减小了水和异氰酸酯的反应机会,而且二胺将与异氰酸酯充分反应,从而避免扩链剂 的过量加入。利用连续分散法得到的水性聚氨酯乳液粒径平均在100nm~200nm之间,稳定性较批量加料 法高。本技术成果解决了目前间歇合成工艺中需要高能剪切搅拌器,对设备要求较高,消耗大量的能量以 及产品质量不稳定的缺点。
中山大学 2021-04-10
一种多功能单分散纳米复合成膜液的制备方法
本发明公开了一种多功能单分散纳米复合成膜液的制备方法,属纳米材料应用技术领域。其特征是 利用纳米TiO2、ZnO、SiO2功能互补性能把纳米TiO2、ZnO、SiO2粉体按比例分散在水中,并调节体系的 pH值,加入助成膜剂和成膜剂,使之成膜。采用长时间的超声振荡使之呈单分散稳定状态。用该方法制得 的纳米复合成膜液颗粒呈单分散状态,稳定性优良,可直接作为分散液使用,也可在多种基材上涂覆成膜 且涂膜具有降解有机物、灭菌、耐老化、耐水洗和粘附牢固等优异性能,可广泛应用于涂料、光催化、环 境净化等领域,使纳米材料的优异性能得以充分发挥。本方法具有工艺过程简单,易控制,适用于规模化 制造等特点;产品应用广泛。
四川大学 2021-04-11
海工水下不分散混凝土高性能化设计与耐久性研究
该成果通过制备高性能的抗分散剂、高早强胶凝材料和相配套的施工技术,实现海工水下不分散混凝土的低温环境下快硬早强等性能。在海港码头、跨海大桥、海洋平台、护岸防波堤、人工岛礁建设等方面性能优异,可以降低施工难度、节省劳力成本、有利于保障施工质量等。
扬州大学 2021-04-14
用于防止果实落果的可分散固体制剂及其制备方法和用途
本发明公开了一种用于防止果实落果的可分散固体制剂及其制备方法和用途。所述可分散固体制剂包括以下质量百分比组分:1‑甲基环丙烯微囊粒剂1%~95%、分散剂1%~10%、润湿剂1%~10%、稳定剂0.1%~10%以及固体载体补足至100%,其中1‑甲基环丙烯在可分散固体制剂中的含量为0.01%~4.75%。本发明所得可分散固体制剂水分含量低,pH值几乎近
中国农业大学 2021-04-14
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