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陕西省科学技术奖 三等奖 “PVC高性能化、抗静电功能化新技术”
来源:李侃社教授个人网站 发布日期:2016-10-18
      成果通过纳米复合、合金化与加工助剂开发三位一体,实现了PVC高性能化、抗静电功能化和热稳定剂、增塑剂的安全、环保、绿色目标。对改善PVC的产品结构,延长PVC产业链,实现化工-材料一体化,提高PVC生产企业竞争力和经济效益有重要意义。该成果涉及材料、化工环境等多个领域,体现了多学科交叉。主要研究内容如下:

1)集成分子自组装-物理化学膨胀-磨盘碾磨固相力化学技术,建立了实现层状矿物层间剥离和与聚氯乙烯(PVC)的纳米复合新技术。ZL201210294542.5

通过肼、醋酸钾与高岭土层间羟基之间的氢键自组装微波辐照膨胀剥片剥片高岭土-PVC磨盘共碾磨,实现了高岭土的片层剥离和与PVC的纳米复合;通过PVC-TPU-剥片高岭土共混,成功制备高岭土/PVC/TPU纳米复合材料,利用TPU与高岭土的协同增韧效应,实现了PVC的增强增韧。经使用证明:韧性、抗老化性和防污等性能优于传统的碳酸钙/PVC复合材料。

通过微波辐照实现了可膨胀石墨的高效膨胀,借助PVC-膨胀石墨(EG)的固相剪切碾磨,实现了石墨的纳米化和与PVC的纳米复合;首次发现加入弹性体CPE更有利于石墨的层间剥离,通过PVC- EG-CPE的共碾磨,实现了EG的类石墨烯(KG)化,成功制备KG/PVC/CPE复合材料。证明了KG/PVC/CPE复合材料双阈渗导电现象,在石墨质量分数分别为 3% 5%时,电导率分别达到 10-7 s/m 10-2s/m数量级。有望成为石墨烯/聚合物复合材料制备的规模化技术。

2通过微波辐照在溶液中实现了PVC-PS之间的Friedel-Crafts烷基化接枝反应,采用反应混炼技术,通过苯环与PVC之间的Friedel-Crafts反应增容,实现了PVC与苯乙烯系聚合物的合金化,揭示了PVC/聚苯乙烯系聚合物合金化机理,建立了PVC/苯乙烯系聚合物合金化新技术。制备的 PVC/PS合金拉伸强度达到68.89 MPa,冲击强度达到 55.5kJ/m2ZL201210251812.4

在磨盘形力化学反应器中实现了马来酸酐对PVC的固相力化学接枝,并以接枝产物PA6-g-SMA 作为PVCPA6的增容剂,成功制备出了PVC/PA6合金材料,实现了PVC的增强增韧与工程化。

以十二烷基苯磺酸为掺杂酸,通过苯胺在微发泡PVC中的原位聚合,成功制备了PVC/聚苯胺合金材料,实现了对PVC的抗静电功能化的改性目标。

3)从PVC分子结构缺陷出发,按照依赖叔基氯、烯丙基氯对稀土离子的配位而稳定,通过N-烃基马来酰胺酸根对叔丁基氯、烯丙基氯的置换,改善PVC的结构环境;通过稀土配合物吸收HCl,使之转化为H[RECl2L2]而消除HCl热均裂形成HCl自由基对PVC降解的催化作用;通过N-烃基马来酰胺酸根与PVC在加工过程中生成的共轭多烯烃发生Diels-Alder加成反应,阻隔PVC分子中的共轭链,阻止进一步的降解,通过烃基R选择调控热稳定剂与PVC的相容性”的思路成功设计、制备出多种高效的N-烃基马来酰胺酸合稀土配合物热稳定剂,并通过与其他热稳定剂复配增效,实现了高效、绿色和低成本化。(ZL201210072472.9

筛选并证明己二酸乙二醇酯(PEAPVC有良好增塑效果,确定了PEA增塑剂的适宜数均分子量应该在2000~2500。设计实现了PEA的微波辐照合成方案:己二酸与乙二醇的物质的量比1/1.2,反应时间20~29 min,反应温度210 ,真空度95 kPa,得到产品的数均分子量为2000左右。并通过与其他增塑剂的协同作用,实现了高效、绿色和低成本化。












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