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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
单原子铁-氮-碳氧还原催化剂
纳米石墨烯是经由有机合成路线制备的稠合苯环组成的纳米片状材料,其结构可以在有机合成过程中精确控制,并通过碳谱、氢谱等手段表征。研究团队以自制的纳米石墨烯、商业化的含氮化合物、铁盐和二维石墨烯为前驱体,经过高温焙烧和酸洗处理,最终得到了高效的酸性氧还原催化剂。催化剂合成过程中,高温条件下三聚氰胺提供的氮原子倾向于取代纳米石墨烯的边缘碳原子,并以此锚定
南方科技大学 2021-04-14
农用杀虫剂氰氟虫腙合成技术
氰氟虫腙是一种全新作用机制的杀虫剂,通过独特的作用机制阻断害虫神经元轴突膜上的钠离子通道,使钠离子不能通过轴突膜,进而抑制神经冲动使虫体过度的放松,麻痹几个小时后,害虫即停止取食,1~3天内死亡。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 氰氟虫腙是一种全新作用机制的杀虫剂,通过独特的作用机制阻断害虫神经元轴突膜上的钠离子通道,使钠离子不能通过轴突膜,进而抑制神经冲动使虫体过度的放松,麻痹几个小时后,害虫即停止取食,1~3天内死亡。 项目特色和创新之处:利用3步法合成氰氟虫腙原药,最终产品纯度达到99%,有效体纯度达到98%以上,多步总收率约为50%。各项指标明显高于市场水平。 社会贡献和经济效益:原料成本低于传统工艺每吨10万左右,降低到每吨20万左右,工艺大幅度简化,节约了许多设备和公用成本,也大幅度减少了三废。年产100吨规模,产值在3500万左右,税前利润在800万以上。
南开大学 2022-07-29
鱼藤酮·氯虫苯甲酰胺悬浮剂
本产品是一种防治小菜蛾等蔬菜害虫的农药制剂。其主剂是主要包含下述重量百分比有效成分的混合物:鱼藤酮为 0.1-20%,氯虫苯甲酰胺为 0.1-50.0%,用该主剂制成乳油、微乳剂、水乳剂和悬浮剂等,药剂具有良好的渗透性、内吸性等特性,对蔬菜害虫小菜蛾等高效、能够防治不同龄期的蔬菜害虫小菜蛾等,对害虫杀灭彻底,药剂对环境污染少,生产成本低,适合于小菜蛾等蔬菜害虫虫害的化学防治。
扬州大学 2021-04-14
杀虫剂地亚农绿色生产工艺
二嗪磷即地亚农,是一种广谱、高效、中低毒有机磷杀虫杀螨剂,还广泛应用于兽药和卫生用杀虫喷雾剂,是替代高毒杀虫剂的主要品种之一。目前世界产量约2-3万吨/年,中国市场刚起步。 南开大学实现了原料异丁腈的国产化,在二嗪磷生产技术上取得突破性成果,异丁腈经甲氧基化、氨化、中和、环化制得羟基嘧啶,总收率达95%以上,羟基嘧啶与O,O-二乙基硫代磷酰氯合成二嗪磷的收率达到95%以上,原药含量达95%以上;生产工艺达到国际先进水平,特点是:乙酰乙酸乙酯或甲酯消耗低;合成采用连续自动化控制;以异丁
南开大学 2021-04-14
超分子化学调堵剂的应用技术
超分子调堵剂HCP是一种水溶性的阳离子高分子,是通过水解聚丙烯酰胺的羧基阴离子与阳离子高分子反应生成凝胶进行调剖堵水的,HCP具有交联效果明显,生产成本较低的优势。该技术从小试、中试,室内物模试验到矿场试验,经过各阶段试验改进、不断优化,逐步形成了一套配合聚合物驱的应用技术,具备了一定的推广条件。
山东大学 2021-04-14
牙本质底涂‑冲洗底涂剂及其方法
本发明提供一种牙本质底涂‑冲洗底涂剂及其方法,所述的牙本质底涂剂是用于口腔科修复牙体缺损的情况,将牙本质底涂剂底涂‑冲洗预处理牙本质表面,再应用自酸蚀粘接剂粘接修复体与牙本质,口腔科底涂‑冲洗牙本质底涂剂含60%‑99.4%的酒精水溶液,0.5%‑30%的弱酸性功能单体和0.1%‑10%基质金属蛋白酶抑制剂。含有弱酸性的10‑MDP使牙本质轻度脱矿;基质金属蛋白酶抑制剂减少胶原纤维的降解;同时用底涂‑冲洗的方法预处理牙本质,使生成的MDP‑Ca更牢固地接合于羟基磷灰石,可以进一步提高牙齿粘接强度和粘结持久性,使牙齿与直接或间接修复体的接合更牢固、持久,更好地保护牙体剩余组织的健康。
浙江大学 2021-04-13
废石油加氢催化剂资源化利用技术
全球每年废石油加氢催化剂的产量约 15~17 万吨,其中富含钼、钨、钴、镍、钒等战略金属。本团队研发了废催化剂中油的高效脱除与回收技术,实现废催化剂中高含量油的资源化利用。开发废催化剂火法还原熔炼富集金属-多金属锍湿法提取技术,突破废催化剂组分复杂、有价金属难以提取的难题。基于元素的地球化学成矿原理,开发催化剂浸出液中钨、钼、钒的高效分离技术。通过上述技术的耦合,形成废石油加氢催化剂资源化利用技术集成。 通过本技术,废加氢催化剂中油的脱除率大于 80%,并以有机油和可燃性气体形式回收。催化剂中 Ni、Co、Mo、W、V 总回收率大于 90%,其中,镍以硫酸镍产出、钴以硫酸钴产出、钒以钒酸铵产出、钨钼以混合盐产出。所产生的废渣达到无害化标准,烟气经处理后可达标排放。
北京科技大学 2021-04-13
汽车尾气三效净化催化剂
随着我国汽车工业的快速发展,汽车产量和保有量迅速增加,汽车尾气排放给城市空气造成的污染日益严重。控制汽车尾气污染的最有效途径是降低单车排放量,安装汽车尾气净化催化剂是目前最有效的方法之一,其关键是高效汽车尾气净化催化剂的开发。根据汽车工业和燃油品质的发展趋势,我们对汽车尾气净化的关键催化反应、净化催化剂的组成、稀土与(非)贵金属组分的相互作用等方面开展了广泛的应用基础研究,采用氧化共沉淀法、尿素水热法、反相微乳液法等制备了高稳定性与高储放氧性能的稀土基储氧材料;采用纤维素模板法和反相微乳液法等制备了大表面积和高热稳定性的氧化铝基复合氧化物;为了降低净化催化剂的成本,充分结合我国丰富的稀土资源,开展了"稀土-非贵金属-微量贵金属"的催化剂设计方案,使催化剂的成本明显下降;发展了整体式催化剂的制备方法,形成了一次涂覆可制备出均质、稳定的整体式催化剂的专有技术;解决了从实验室研究到工业化生产的工程化问题,在多家企业实现了工业化生产,产生了显著的经济效益和社会效益。使用本技术生产的汽车尾气三效催化净化器后,汽车尾气的排放可达到欧-Ⅳ排放标准,同时核心技术在工业源有毒有害污染物的催化净化和天然气催化燃烧中得到了广泛应用,取得了很好的应用效果。 本项目申请了10项中国发明专利(已授权6项)和2项国际发明专利,2005年获第七届上海国际工业博览会创新奖,2006年获上海市技术发明一等奖,2009年获国家科技进步二等奖。
华东理工大学 2021-04-13
杀虫剂地亚农绿色生产工艺
项目简介: 二嗪磷即地亚农,是一种广谱、高效、中低毒有机磷杀虫杀螨剂,还广泛应用于兽药和卫生用杀虫喷雾剂,是替代高毒杀虫剂的主要品种之一。目前世界产量约 2-3 万吨/年,中国市场刚起步。 南开大学实现了原料异丁腈的国产化,在二嗪磷生产技术上取得突破性成果,异丁腈经甲氧基化、氨化、中和、环化制得羟基嘧啶,总收率达 95%以上,羟基嘧啶与 O,O-二乙基硫代磷酰氯合成二嗪磷的收率达到 95%以上,原药含量达 95%以上;生产工艺达到国际先进水平,特点是:乙酰乙酸乙酯或甲酯消耗低;合成采用连续自动化控制;以异丁腈合成羟基嘧啶的过程基本无三废;二嗪磷原药中 S-TEPP的含量低于 0.2%,达到国际标准。所得二嗪磷原药不需加任何稳定剂就能稳定存在;生产成本低,设备投资少,生产效率高。已获发明专利授权。可提供中试生产技术。 地亚农主要用于水稻、棉花、果树、蔬菜、甘蔗、玉米、烟草、马铃薯等作物,防治刺吸式口器害虫和食叶害虫(如磷翅目、双翅目幼虫、蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、介壳虫、十二八星瓢虫等),对螨卵也有一定杀伤效果。小麦、玉米、高梁、花生等作拌种,可防治蝼蛄、蛴螬等土壤害虫。颗粒剂灌心叶,可防治玉米螟。 工艺技术特点 南开大学元素所对地亚农的制备进行了深入细致的研究,首先,对异丁腈的合成进行了研究,并已实现了异丁腈的国产化,解决了异丁腈依赖进口,价格昂贵的问题,为地亚农生产奠定基础;其次,从理论基础出发,对合成地亚农的各步反应进行了反应机理及动力学的研究。近来,我们在地亚农的生产技术上起得突破性的成果,同样以异丁腈为起始原料,经脒化、环化、缩合三步反应合成地亚农。
南开大学 2021-04-13
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