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国际材料科学领域基础研究的最新成果-有机高分子材料

发布时间:2012-06-07    作者:    来源:     浏览次数:

(1)建立了模拟半结晶材料中高分子构象的无规-有向行走非格子模型,可以预测多链体系在不同的结晶度或分子量条件下系带分子与链缠结的定性变化规律,为制备高品质的高密度聚乙烯(HDPE)输气管材专用料提供了理论依据。通过分子链结构表征、结晶动力学行为、结构流变学以及结晶形态学等实验研究,在不变动现有的工业生产流程的前提下,提出了优化工艺调控链结构分布的设计方案。已于中石化扬子公司生产线上进行了两次工业试验,证明所提出专用料改进原则是合理和可行的。目前已开始对产品进行一年半的长期性能考核,在进一步调整工艺过程后将最终实现工业化生产。
(2)中科大在光信息存储研究领域取得新进展。近日,中国科学技术大学光子学聚合物实验室与光电信息技术实验室合作,利用偶氮苯聚合物的光响应性,实现了偏振多阶及高密度光信息存储。该研究成果发表在2010年5月26日出版的英国皇家化学会J. Mater. Chem.期刊上。
偶氮苯聚合物作为光学各向异性材料及衍射元件等被广泛的应用于信息存储及光开关中。相比较于传统的偶氮苯染料掺杂聚合物体系而言,偶氮苯聚合物具有高浓度低聚集的优点。但其在实际应中用却受到较差的稳定性及光学性能的限制。双偶氮苯聚合物可以克服一些问题,但其本身却存在溶解性及可加工性差的缺陷。因此,如何制备出具有良好的光学性能、可加工性能和高稳定性的偶氮苯聚合物材料,并拓展其在信息存储中的应用成为研究热点。
该项目组的研究人员使用超分子组装的方法制备出了具有良好的光学性能、稳定性、溶解性及可加工性的超分子双偶氮苯作为存储介质,并利用激光直写技术实现了相当于传统DVD存储密度20倍的四维信息存储,研究工作成功地解决了上述问题。
英国皇家化学会期刊Chemical Technology在Highlight中以Polymers give DVD upgrade为题对新工作进行了专题报道(http://www.rsc.org/Publishing/ChemTech/Volume/2010/07/polymers_dvd.asp),并将在其电子期刊Chemical World上进行了新闻报道。
在上述工作基础上,研究工作将进一步设计偶氮苯聚合物的多层次结构,并通过偏振多阶、多元、多维、多层等技术实现超高密度信息存储。
(3)高乙烯基聚丁二烯橡胶制备关键技术研究取得新进展。中科院长春应用化学研究所与中国石油天然气股份有限公司合力经过三年多的艰苦拼搏,在高乙烯基聚丁二烯橡胶制备关键技术研究方面取得系列新的进展。采用铁系络合催化剂生产高乙烯基聚丁二烯橡胶,形成了40升连续聚合的生产工艺,成功合成出门尼粘度在60-80范围内,乙烯基含量大于80%的高乙烯基聚丁二烯橡胶,该橡胶具有低成本、高性能的特点。承担的国家“863计划”课题日前顺利通过验收。
高乙烯基聚丁二烯橡胶是一种同时具有低滚动阻力和良好的抗湿滑性的高性能橡胶,是制造高性能轮胎、绿色轮胎及飞机轮胎的理想胶料之一。随着高速公路和轿车数量的快速发展,该类橡胶的需求不断增加。但高乙烯基聚丁二烯橡胶的制备存在催化剂生产成本高,需低温聚合等问题,严重制约着它的产业化进程。
长春应化所的科研人员于2006年12月承担了国家“863”计划课题“高乙烯基聚丁二烯橡胶制备关键技术研究”。他们以合成出高乙烯基含量的丁二烯橡胶,并实现连续聚合中试放大为目标,经过3年多的不懈努力,开发出具有自主知识产权的新型铁系络合催化剂,具有成本低、活性高、立体选择性好,不涉及使用有毒、有害、价格昂贵的催化剂组分等特点。突破了以往铁系催化剂聚合活性和立体选择性较低,需低温聚合,难以实现工业化的技术难题。不增加环保成本,生产成本与镍系顺丁橡胶成本相当,相对于锂系催化体系溶剂精制成本更低,聚合条件温和,不使用任何添加剂或调节剂,更适合于大规模工业生产。
在新疆独山子石化公司20升连续聚合装置上进行3釜连续聚合试验显示,该原料转化率达到90%以上,在70℃-110℃的高温条件下,聚合平稳,不堵不挂,聚合活性随温度升高而升高,聚合物的微观结构随聚合条件变化保持稳定。通过控制聚合工艺条件成功合成出门尼粘度在60-80范围内,乙烯基含量大于80%的橡胶。用国标配方及硫化工艺配炼的高乙烯聚丁二烯硫化胶,其300%定伸强度高于10MPa,拉伸强度高于18MPa,断裂伸长率高于420%。中试产品性能已超过国外工业化产品,且使用的溶剂和单体与镍系顺丁橡胶相同,可在镍系顺丁橡胶装置上生产,不需另建生产装置,有广阔市场和应用前景。
该课题现已申请中国发明专利5项,美国发明专利1项,授权中国发明专利1项。