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高分子与复合材料事业部

高分子与复合材料事业部

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  1、通用高分子材料的功能化与高性能化

  聚酯纤维的功能化与高性能化。聚酯(PET)纤维占合成纤维总量的80%以上,而且我国已经是世界第一聚酯大国。因此,开发具有高附加值的功能与高性能聚酯新产品,对提升我国聚酯行业的整体技术水平,乃至进一步提高我国传统出口创汇的纺织品在国际市场上持久的竞争力,都具有重大意义。宁波材料所将对聚酯纤维进行易染性、阻燃性、导电与抗静电性、舒适与保暖、抗菌、自洁、拒水等多方面改性;同时,还将对产业用纤维和非纤用聚酯进行研究与开发。

  聚烯烃高性能化改性技术。随着茂-金属催化剂以及新一代后过渡金属催化剂的开发与应用,带有官能团的单体与烯烃共聚已成为可能。官能化解决了聚烯烃与其它材料亲和性差的问题,对提高改性效果和高性能化具有重要的作用。宁波材料所通过对新型官能化聚烯烃改性,使其在汽车、电子电器、电线电缆、建筑材料等领域得到更广泛应用,为大规模的市场开发提供技术支撑。

  通用高分子材料的阻燃新技术。随着火灾事故不断增加,对阻燃高分子材料的需求越来越大。现有的阻燃材料绝大多数采用含有卤素的阻燃剂,有些含卤阻燃剂在燃烧时会产生有害物质,而被欧盟国家禁止使用。宁波材料所将针对不同的高分子材料体系,如塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等,设计合成出与之相适应的高效、无卤、无毒、低烟的新型阻燃体系,开发通用高分子材料的阻燃新技术。

  熔融纺丝是重要的合成纤维生产技术。绝大多数纤维品种,包括涤纶、锦纶、丙纶等,都主要以熔融纺丝法生产。熔融纺丝具有技术成熟、生产率高和成本低的优点,但是产品性能有待提升。水平液相恒温浴技术是在传统熔融纺丝工艺的基础上进行技术创新,运用“分子链大尺度高取向而小尺度接近无规取向态(GOLR)”概念生产出形态独特、性能优异的纤维。其中,聚酯纤维的强度比商品化纤维高30%,超过文献报道的最高值。同时,这项新技术满足节能环保的要求,具有极好的工业应用前景。

  2、碳纤维增强聚合物基复合材料的低成本制造技术

  高性能纤维增强的聚合物基复合材料具有轻质、高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计和成型工艺性好等优点,在航空航天等高端领域得到了广泛应用,特别在工业发达国家已成为新一代大型飞机机体的主要结构材料。在民用工业领域,包括汽车、能源、建筑、船舶等行业,纤维增强复合材料也越来越多地被用来取代传统材料,成为衡量一个国家或地区现代工业先进水平的重要标志之一。

  目前制约碳纤维复合材料在民用领域应用的主要原因是高成本,包括昂贵的碳纤维等增强材料的成本和相对较长工艺周期导致的制造成本。宁波材料所通过为我院电动车项目配套研制碳纤维复合材料车身,集成必要的原材料和装备技术,突破碳纤维复合材料在相关民用领域的低成本制造技术关键。我所先进复合材料方向研究将依托我院在特种纤维方面业已取得的技术优势,通过合理有效的结构设计,采用国产增强材料和自动化程度较高的“快速液态模塑成型技术”,选择汽车车身中若干有代表性的结构部件,验证和演示复合材料能够大幅减轻整车重量的效果,对于提高电动车的行驶性能具有重要的实际意义。

  除此之外,中科院宁波材料所依托在国内最大的化纤和高分子加工产业集聚区将建成一个先进复合材料制造技术的研发平台,不仅可以满足电动车项目的配套需求,还可以整合院内外、国内外在高性能碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、以及树脂基体材料等已有的科技成果,为复合材料的高端应用提供共性技术支撑。

  3、高性能树脂

  高性能聚酰亚胺材料研究:聚酰亚胺(PI)是一类主链中含有酰亚胺环状结构的高性能树脂,具有优异的耐热性能、力学性能、介电性能及耐湿、耐磨、耐辐射和耐腐蚀等诸多优点,它可以作为耐高温工程塑料使用,但更多情况下是作为高性能复合材料的基体树脂,在航空航天、汽车、特别是电子工业领域具有广泛的应用前景。美日等西方国家对耐热高于200℃的PI类材料对我国长期进行封锁和禁运,因此急需开发出新一代高性能低成本的热塑性PI。宁波材料所以氯代苯酐的异构体混合物为原料,从分子设计和先进制备技术出发,开展低成本聚酰亚胺工程塑料的研究,开发可以注射成型的聚酰亚胺工程塑料,目标使用温度为200℃;同时探索聚酰亚胺的纺丝工艺及其特种纤维的应用开发。

  苯并噁嗪树脂基复合材料的研究。苯并噁嗪树脂具有优异的性能,应用于航空上高性能树脂基复合材料方面具有巨大的潜力。宁波材料所采用综合性能优异的苯并噁嗪树脂体系为树脂基体,制备纤维增强苯并噁嗪树脂基复合材料,为其工业化奠定技术基础和可靠的科学依据,而且此高性能复合材料可望在航空领域中占据一定的优势。

  4、环境友好高分子材料的加工应用技术

  以高分子材料为代表的人工合成材料给当代人类生活提供了极大的便利,但它同时在生产和使用的每一个环节都对环境产生各种各样的压力和负担。为了人类社会的可持续发展,人们对所用材料提出了“环境友好”的更高要求,希望从材料制造、使用、废弃、直到再生循环利用的整个寿命过程,都与地球的生态环境相协调。宁波材料所在此方向开展的主要研究包括:

  —— 生物分解塑料的加工技术

  —— 高分子材料加工应用中有毒有害物质替代

  —— 废弃高分子材料的绿色回收技术

  —— 生物质高分子材料应用