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高熔体强度聚丙烯的制备及其发泡技术
生产发泡聚丙烯的关键难点在于通用聚丙烯的熔体强度极低，在发泡过程中包裹不住气 体，而产生熔体破裂，不能发泡或发泡倍率很低。此外，发泡聚丙烯的生产方式和品种主要分 为挤出发泡聚丙烯、珠粒发泡聚丙烯以及注塑发泡聚丙烯三种，所有这些发泡聚丙烯都需要采 用高熔体强度聚丙烯作为原料才可能得到。可当今采用齐格勒-纳塔催化剂合成的通用大宗聚 丙烯树脂都属于线形半结晶高聚物，未融化之前是坚硬的固体，一旦融化后其熔体就几乎没有 强度，无法包裹气泡形成泡沫材料。要将通用聚丙烯改成高熔体强度，可以包裹气泡形成泡沫 材料的聚丙烯，世界上目前只有巴赛尔、北欧化工等少数公司拥有该技术。 反应挤出研究室从2000年即开始了发泡聚丙烯的研究。分别在聚丙烯分子链长枝化、基础 发泡理论以及与该理论相应的发泡工艺等几方面进行了深入的研究。本项目的研究抓住了问题 的核心，首先从聚丙烯分子链长枝化方面取得突破，获得了熔体强度以及可发性超出国外最优 秀产品的长枝化聚丙烯。并且完成了从基础理论、小试、中试到工业化技术路线确定的全过 程。 为了对发泡聚丙烯发展进行实质性的推动，我们对高熔体强度聚丙烯的下游产品挤出发泡 聚丙烯 (XPP) 、珠粒发泡聚丙烯 (EPP) 以及注塑发泡聚丙烯展开了全面的研究。着重进行了基 础发泡理论的研究，特别在建立聚丙烯拉伸黏度与聚丙烯泡沫可发性之间的对应关系，以及如 何通过工艺技术实现发泡过程等方面进行了大量深入的研究。
华东理工大学
2021-04-11
Y型三辊轧机冷连轧丝线材技术
采用冷连轧法生产线、丝材是北京科技大学在国内率先研究成功并推广的一项新技术。其关键设备是Y型三辊冷连轧机组，具有生产效率高；产品变形均匀、综合机械性能优良，总变形量大；可减少中间退火和酸洗工序。适用于中、高碳素钢丝、合金结构钢丝、实心焊丝、药芯焊丝、轴承钢丝、不锈钢丝、精密合金丝以及有色金属和合金等各种光圆的和异型的丝线的生产。 用主动式Y型冷连轧法生产丝线材与传统的冷拔法相比，具有以下特点： 变形区金属受到三向压应力作用，无拉拔变形的拉应力，有利于材料塑性潛能的发挥，产品延伸率较高，特别适用于连铸盘圆坯的延伸轧制；适用于难变形金属的加工。 无需预先多次压尖，主动旋转的轧辊自动咬人盘条，操作十分方便； 主动连轧的原料可以是盘圆也可以是直条，轧出的产品呈直条状，既可进行盘卷收钱（盘径随意可调），又可得到直条产品，方便用户使用； 原料不要求酸洗和润滑涂层处理，采用直径14毫米的连铸合金线坯，通过连轧得到直径6毫米以下的盘卷，省去了中间的退火和酸洗工序。因而显著地节约能源，提高成材率，减少或消除废酸的污染； 采用乳化液对轧辊、齿轮，轧件冷却润滑，循环使用，减少粉尘污染，无“三废”； 微型轧机，设备紧凑，占地面积少，每条生产线的操作人员只需2人； 我国第一台Y型三辊冷连轧机是由北京科技大学自行设计、制造。1989年Y型三辊轧机冷连轧丝线材技术就通过了原冶金部组织的技术鉴定，专家组认为：“工艺稳定，产品质量符合要求，工艺技术具有先进性和实用性，是对传统的拉丝生产工艺和设备的一项重要改革，在主要技术方面达到了国内领先和国际八十年代的先进水平。”经过多年研究和生产实践，工艺优化的第二代轧机已在北京、上海等地成功推广使用。Y型三辊轧机冷连轧丝线材技术是一项成熟的生产工艺，八十年代以来，在意大利美国德国等已普遍采用。实际生产证明，采用钢丝冷连轧新工艺代替传统的粗拉和中拉生产各种光圆和异型的丝线材，其经济效益显著提高。
北京科技大学
2021-04-11
计算机辅助孔型设计、模拟和优化（CAE）技术
在棒、线、型、管材等轧制工艺制度制定中，首要任务之一是进行科学的孔型设计。孔型设计合理与否直接影响到轧制效率、产品质量和实际操作条件等。型材轧机的经济效益可以通过提高孔型设计质量和优化轧制工艺制度（包括速度制度等）来实现。传统孔型设计主要是依据经验试（凑）错法（Trial & Error），往往需要经过多次试轧和修正才能轧出合格产品，研发周期长、成本大。 本项目《计算机辅助孔型设计、模拟和优化技术》以现代计算机辅助工程（CAE）技术为核心进行孔型设计，采用反映轧制过程多阶段、多影响因素的精确数学模型，在满足咬入及变形条件、孔型中稳定条件以及设备能力和电机负荷等限制条件下，进行孔型优化设计，既获得满足要求的轧材几何形状、尺寸精度、表面质量和组织性能等，又达到高效率生产的目的。其设计系统的核心是应用计算机优化获得最佳孔型系统、轧辊及孔型配置以及最优工艺控制方案和工艺控制模型，还可以对孔型设计结果进行计算机模拟，根据模拟结果再对设计方案进行必要的修改，用计算机模拟和优化加速孔型设计进程、提高孔型设计质量（包括安全性、可靠性、共用性等），减少或代替试轧过程。 可应用于下列各类棒、线、型、管材等轧制过程的孔型设计： 简单断面、复杂或异形断面型材等。 棒、线、型材及管材等孔型设计，包括：螺纹钢筋、圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢、轻轨、重轨、扁钢、球扁钢、H型钢、T型钢等各类型材；热弯或冷弯型材等；管材孔型设计等。 连续式轧机、半连轧、万能轧制法以及横列式轧机等。 钢种：各类碳素钢、碳结、优质碳结、各类合金钢和特殊钢等。
北京科技大学
2021-04-11
农作物秸秆原料生产葡萄糖酸成套技术
葡萄糖酸在化工、食品、医药、轻工和建筑等行业具有非常广泛的用途，目前全球对葡萄 糖酸的年需求量已超过50万吨。微生物发酵法是葡萄糖酸的主要生产方法，但淀粉质和糖质发 酵底物的昂贵价格和管控趋严的粮食深加工行政许可，使葡萄糖酸产业健康发展所面临的首要 问题。利用丰富的、可再生的农作物秸秆生产葡萄糖酸，是木质纤维素生物炼制的重要发展方 向。本技术的产业化实施将对传统农业的可持续发展和产业更新换代具有重大的提升作用，并 大幅减少因秸秆焚烧带来的雾霾等大气污染因素。然而，高额生产成本严重阻碍了本技术的产 业化进程。目前，秸秆葡萄糖酸的生产成本具体表现在过程的高能耗、大量废水排放、产物浓 度低等环节上。 本项目的农作物秸秆原料生产葡萄糖酸成套技术采用华东理工大学研发的干法生物炼制技 术。该技术主要包括干法稀酸预处理、固态生物脱毒、高固体含量糖化与发酵等主要工序。其 中，干法稀酸预处理技术使用新型的螺带搅拌式预处理反应器，实现了过程零废水排放，新鲜 水和蒸汽用量比典型的预处理技术降低80%以上；固态生物脱毒则采用生物降解法脱除预处理 原料中所含的各种有毒物质，实现过程的零水耗和零能耗；高固体含量糖化与发酵技术则通过 自主研发的螺带型反应器处理固含量达40%以上秸秆进行葡萄糖酸发酵，与常规发酵反应器相 比，电耗降低80%以上。通过该成套技术可以得到不低于10% (v/v) 浓度葡萄糖酸的发酵液， 纤维素转化率达75%以上。本技术的实施将会大大降低纤维素葡萄糖酸的生产成本，为纤维素 葡萄糖酸的产业化奠定基础。
华东理工大学
2021-04-11
低温快速制备纳米金属间化合物涂层技术
本项目为一种低温快速制备纳米铝金属间化合物涂层技术。这种新技术利用不同材料和直径的介质球，通过机械振动使介质球在封闭的空间（渗罐）内往复运动，产生冲击，作用在欲形成涂层的金属/合金粉末颗粒和零件表面，使金属/合金粉末颗粒发生粉碎、塑性变形，并与零件表面发生粘结，在440－600℃范围内，通过粉末烧结、界面反应和零件表面原子向粘结于表面的金属/合金粉末颗粒内的扩散过程，形成纳米金属化合物涂层。例如，在440～600℃，经过15至180分钟的振动处理，可以在20钢表面制备出10～100微米厚的铝化物涂层。该涂层具有单层纳米结构，组织致密、成分均匀、没有粗大晶粒和孔洞等缺陷，具有优异的抗高温氧化性能和抗高温硫化性能。可以在各种金属和合金表面制备纳米金属间化合物涂层。还可以制备弥散各种纳米陶瓷颗粒的纳米金属间化合物涂层。在铁、钴、镍基合金表面制备出纳米金属间化合物涂层和弥散各种纳米陶瓷颗粒的纳米金属间化合物涂层。具有优异的优异的抗高温氧化性能和抗高温硫化性能。
北京科技大学
2021-04-11
耐300℃聚氨酯高强复合隔热板的制备技术
300℃复合隔热板是以聚氨酯（PU）预聚体为基体材料，以中空玻璃微球（HGM）为增强材料，并且添加催化剂等助剂制备的一类PU耐高温隔热复合材料。采用预聚体法分别制备了改变PU交联度和改变填料用量的2组PU/HGM复合材料；通过压缩实验、硬度实验、导热系数和TG-DTA测试，结果表明：当HGM用量在一定质量分数比例时，所制得复合材料压缩强度为37.42MPa，弹性模量为9.96MPa，最大压缩应变5.19%，导热系数为0.1483Ｗ／ｍ·Ｋ，耐热性（使用温度）为２２０℃左右，３００℃时失重率为８０％。材料的综合性能最优。 中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。通过ＨＧＭ 对ＰＵ泡沫燃烧和力学性能的影响的实验表明，ＰＵ泡沫中仅加入ＨＧＭ 对其氧指数和水平燃烧速度影响不大，但可改变其应力－应变过程：当压力低于临界值时，应变随压力增大而缓慢增加；而当压力超过临界值后，应变随压力增大而迅速增加。通过向硬质ＰＵ泡沫塑料中添加石墨和ＨＧＭ，实验表明：１０％（ｗｔ，质量分数，下同）的ＨＧＭ、２０％的石墨和７０％的硬质泡沫塑料制得的复合材料具有最佳的阻燃性能，且复合材料的极限氧指数达到了３０％（体积比），并得到了最大耐压强度和弹性模量。随着ＨＧＭ 的含量增加，复合材料的拉伸强度增加，而其密度和溶胀比下降。密度为１２５ｋｇ／ｍ３ 的ＨＧＭ 对低密度（５４～９０ｋｇ／ｍ３）硬质泡沫塑料的性能影响，在微球含量为０．５％～５％的范围内确定微球含量对该泡沫塑料热膨胀系数、拉伸和压缩性能的影响。
北京化工大学
2021-02-01
碳纤维缠绕成型技术及其工程化应用
北京化工大学先进复合材料研究中心依托学校211工程项目引进了先进的MAW-20-LS1-6型六维缠绕机，该缠绕机可实现芯模转动、机械手臂的水平、上下和前后移动以及丝嘴的旋转和摆动功能，是迄今为止国内第一台实验室用的六维缠绕机。目前中心已建成一套先进的碳纤维缠绕工艺技术研发平台，利用CNC21计算机缠绕控制软件和ETS计算机纱线张力控制系统，可制备最大直径为0.5米、最大长度为1.5米的多种碳纤维缠绕复合材料制品，还可用于其它高性能纤维(Kevlar、PBO、GF)等复合材料制品的成型。中心先后承担了数项国家863和民口配套项目，重点开展高性能碳纤维(T700、T800、T1000)以及其它高性能纤维(Kevlar、PBO、GF)界面相容的树脂体系及成型工艺研究，研发了系列化的缠绕用环氧树脂体系，实现了高性能纤维的强度转化。还研发了如Φ200mm壳体、复合材料线轴以及高压气瓶等制品。中心可开展高性能纤维缠绕成型的结构设计、树脂基体、成型工艺以及产品开发等方面的合作研究或者技术转让。应用范围为碳纤维缠绕成型可充分发挥其高的比强度、比模量以及低密度的特点，可应用于压力容器、大型贮罐、高压管道、火箭发动机壳体等国防和民用领域。
北京化工大学
2021-02-01
在煤炭清洁转化中的超临界应用技术
我国煤炭资源丰富， 原煤可采储量占世界的12.8%， 排名世界第三位。煤炭是我国能源结构的重要支撑， 因此煤炭清洁转化对我国能源产业发展以及环境保护具有重要意义。超临界流体（supercritical fluid， 简称SCF）是指温度、压力均高于其临界温度和临界压力的流体。SCF 兼具气体和液体的优点，其密度接近液体，具有较大的溶解能力；其粘度接近气体，具有很强的流动性能；其扩散系数接近气体，具有很高的扩散速度；此外，超临界流体绿色、环保、无污染、可回收利用，尤其是超临界水和超临界二氧化碳，价廉易得。北京化工大学化工学院将超临界技术开发应用于煤炭、化工材料、医疗制药、环境保护、食品卫生等领域。在煤炭方面用于煤发电、煤气化、煤液化、煤干燥等行业，不仅可以实现煤炭的高效转化，更为重要的是，能够有效减少环境污染，实现资源利用的可持续发展。 超（超） 临界发电技术是通过提高锅炉中蒸汽初参数，改善热循环效率，从而达到提高发电效率的目的。超临界煤催化气化技术是指煤在超临界气化剂（通常为水） 的作用下经过一系列的化学反应过程， 产生出富含氢气、一氧化碳、甲烷等混合气体的过程。超临界催化气化主要特点是气化合成气中氢气含量高， 特别适用于煤制氢项目， 能够有效降低后续制氢装置能耗， 提高制氢效率。煤液化技术是煤炭清洁利用的重要途径， 也是缓解我国石油供需矛盾的一项可行有效的技术。目前工业上比较成熟的煤液化技术主要是直接液化和间接液化。使用超临界技术对煤进行液化， 是指将煤炭粉碎到一定粒度后， 用处于超临界状态的溶剂将煤中可溶性物质（绝大多数有机质） 提取出来得到气体、液体和固体的方法。煤液化生成的气体作为高热值的燃烧气体使用； 液体可加氢精制成柴油或经过提纯得到高价值化工产品； 固态残煤可以作为廉价的吸附剂。超临界煤液化实现了温和、绿色环保条件下煤炭的全面综合利用， 提高了经济效益。超临界干燥技术利用超临界流体扩散系数高的特点， 使其快速地进入被干燥物体的内部， 温和、高效地与水分子进行交换起到干燥物料的作用， 并且不破坏干燥物形状和结构。因此， 超临界流体干燥技术在煤干燥方面有重要的应用价值。
北京化工大学
2021-02-01
生物炭农田化肥减施与重金属修复技术
利用农业废弃物秸秆生产生物炭，返施农田，并辅助其它技术，可以达到固定重金属污染农田，在微污染农田中生产出合格产品，挽救因重金属污染造成的农田损失；同时可以减少化肥施用量，达到减施以保护地表环境免受富营养化污染。目前重金属造成农田的污染修复以及化肥减施大部分属于国家公益项目。 农田重金属固定技术已经在天津东丽区区示范运行 3 年，运行效果好，蔬菜重金属达到标准，增加农作物产量，减少化肥施用，因此，广受农民欢迎。
南开大学
2021-02-01
小城镇分散型生活污水处理技术
构建地下渗滤系统，通过物理化学吸附与微生物降解综合技术处理生活污水，使其达到二级排放标准。日处理量 20-100 吨。 目前国家日益重视环境保护，而随着城镇化进程加进，人民生活水平提高。农村和小城镇生活污水对水环境造成的符合，不容忽视，是亟待解决的问题。而集中处理系统不能迅速覆盖每一个地区，因此急需合适北方地区的分散型生活污水处理技术。 地下处理系统已经在天津武清区示范运行 5 年，运行稳定，出水达标，对当地的景观和地表水质量有很大改观，适合在河北气候条件下运行。 本项目具有巨大社会效益和市场需求。投资估计：200 万。
南开大学
2021-02-01