我國高分子材料反應(yīng)加工研究獲系列創(chuàng)新成果
時(shí)間：2007-10-09
由中國科學(xué)院長春應(yīng)用
化學(xué)研究所和華東理工大學(xué)、中科院化學(xué)所、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)等6個(gè)單位聯(lián)合承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“高分子材料反應(yīng)加工過程的化學(xué)與物理問題研
究”，經(jīng)過4年多的聯(lián)合攻關(guān)取得了多項(xiàng)既具有重要理論意義、又具有重大實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的系列創(chuàng)新性成果。2007年9月16日，該項(xiàng)目通過了國家自然科學(xué)基金委組織的項(xiàng)目驗(yàn)收，
評定項(xiàng)目實(shí)施等級為：特優(yōu)。
高分子材料反應(yīng)加工是材料科學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)域之一，是集高分子材料合成、制備及工程化為一體的新興科學(xué)與技術(shù)。
近20年來，歐、美、日等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域的研發(fā)異?；钴S，每年發(fā)表科學(xué)論文逾千篇，利用該技術(shù)成功開發(fā)出的數(shù)百種新型高分子材料，已廣泛應(yīng)用于汽車、家電、包裝、電子
、信息和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。與此相比，我國在高分子材料反應(yīng)加工方面還存在一定差距。
為建立和發(fā)展具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、在國際上有影響力的高分子材料反應(yīng)加工的新理論、新原理和新方法，解決高分子材
料反應(yīng)加工過程中的核心科學(xué)問題，推動我國高性能化、功能化高分子材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，長春應(yīng)化所等6單位的科技人員在國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目的支持下，于2003年5
月開展了高分子材料反應(yīng)加工過程的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。研究內(nèi)容主要包括：烯類單體本體聚合反應(yīng)擠出機(jī)理與動力學(xué)的研究；聚烯烴功能化、合金化的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理及副反應(yīng)
的控制；加工過程中聚烯烴降解和反應(yīng)的控制原理及應(yīng)用；聚合物在反應(yīng)擠出過程中的結(jié)構(gòu)形態(tài)演變及其性能研究；反應(yīng)擠出中聚合物復(fù)雜體系化學(xué)流變學(xué)與運(yùn)輸過程的研究；聚
合物反應(yīng)加工過程的模擬與仿真；反應(yīng)擠出中流體混合、分散及其與反應(yīng)過程耦合的研究等。
在項(xiàng)目研發(fā)中，他們聚焦我國高分子材料反應(yīng)加工過程急需解決的重大基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)問題，充分發(fā)揮多學(xué)交叉、聯(lián)合攻關(guān)
的優(yōu)勢，選擇量大、面廣的苯乙烯系列樹脂和聚烯烴功能化、高性能化為重點(diǎn)研究對象，著力反應(yīng)加工新理論、新原理和新方法等核心科學(xué)問題的原始創(chuàng)新和具有我國自主知識產(chǎn)
權(quán)專利技術(shù)的開拓，相互交叉、相互配合、相互促進(jìn)，經(jīng)過4年多的頑強(qiáng)拼搏和不懈開拓，取得了系列在國內(nèi)外具有影響力和重要突破的重大創(chuàng)新成果：
實(shí)現(xiàn)了苯乙烯及苯乙烯／二烯烴共聚的本體陰離子活性聚合及嵌段聚合，建成了世界上第一條嵌段聚烯烴本體聚合生產(chǎn)線；
研發(fā)了系列新型功能單體和引發(fā)功能單體與聚烯烴反應(yīng)擠出接枝的新型催化體系，揭示了反應(yīng)機(jī)理、歷程及動力學(xué)特征，為實(shí)施聚烯烴功能化提供了理論基礎(chǔ)和專利技術(shù)；闡明了
降解作用對聚丙烯及其合金材料的分子參數(shù)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及性能的影響，發(fā)展了制備高性能丙綸纖維的新方法；建立了可視化雙螺桿擠出機(jī)——光散射在線采集與分析系統(tǒng)和聚烯
烴原位合金化的在線分析系統(tǒng)，闡述了多相聚合物相結(jié)構(gòu)的形成與演變規(guī)律；發(fā)展了聚合物熔體化學(xué)流變學(xué)實(shí)驗(yàn)測量與理論分析方法，揭示了流場對于聚合物熔體耦合、接枝、降
解、界面等反應(yīng)動力學(xué)的作用規(guī)律，開發(fā)了聚合物鏈形態(tài)流變計(jì)算分析平臺；采用微觀、介觀、宏觀數(shù)值模擬方法和計(jì)算機(jī)仿真，模擬了聚合物反應(yīng)加工中化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、伴隨
反應(yīng)的形態(tài)生成與演變等過程，為工藝過程和參數(shù)的設(shè)計(jì)提供了幫助和指導(dǎo)；設(shè)計(jì)合成了大分子示蹤劑，結(jié)合計(jì)算流體動力學(xué)、多級旁路反應(yīng)器模型和解卷積的方法，解決了擠出
機(jī)中物料局部RTD和大分子物料RTD測定的難題。
該項(xiàng)目研發(fā)的用功能化聚乙烯生產(chǎn)的農(nóng)用棚膜，與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，流滴期（表征棚膜具有親水性的持續(xù)期）由3－4個(gè)月
提高到12個(gè)月以上，消除了因流滴失效引起的棚溫下降、病蟲害和瓜果蔬菜霉變腐爛等問題，既為農(nóng)民增產(chǎn)增收提供了保障，又延長了更換棚膜的周期，節(jié)約了種植成本和資源；
將研發(fā)的新材料用于金屬絲/帶增強(qiáng)的聚烯烴連續(xù)塑料輸油/氣/水管。與金屬管相比，該產(chǎn)品適合含腐蝕介質(zhì)的油、氣、水的輸送，便于在不同地形地貌長距離鋪設(shè)，保溫性能好，
內(nèi)壁光滑不易結(jié)蠟，輸油中發(fā)生的原油泄漏現(xiàn)象減少，產(chǎn)品由長春高祥特種管道有限公司生產(chǎn)，在大慶、吉林、勝利、新疆、中原等油田得到廣泛應(yīng)用；用研發(fā)的新材料制作的一
次性醫(yī)用輸注器械和與市場上用聚氯乙烯制作的同類產(chǎn)品相比，新產(chǎn)品對用于治療心血管、腫瘤和糖尿病的藥物無吸附、保證了用藥的準(zhǔn)確性，不發(fā)生增塑劑遷移污染藥液、危害
患者健康的問題，無細(xì)胞毒性，無皮內(nèi)刺激反應(yīng)，無致敏反應(yīng)，無遺傳毒性，無致癌性。該成果在山東威高集團(tuán)有限公司轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外，被國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局授
予“中國名牌產(chǎn)品”。
項(xiàng)目實(shí)施期間，共發(fā)表研究論文254篇，其中國際刊物188篇、國內(nèi)核心刊物66篇、SCI收錄210篇、EI收錄233篇；國際會議特
邀報(bào)告6篇、分組報(bào)告37篇，全國性會議特邀報(bào)告13篇；出版專著、譯著4部；申請專利46項(xiàng)，其中國際專利3項(xiàng)，中國專利43項(xiàng)、已獲權(quán)12項(xiàng)；獲省部科技進(jìn)步一等獎1項(xiàng)、中國分
析測試協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎（CAIA獎）一等獎1項(xiàng)；可推廣科技成果17項(xiàng)、已推廣7項(xiàng)，新增利稅1.88億元、新增利潤2.21億元、新增產(chǎn)值13.19億元、創(chuàng)外匯559.0萬美元。
該項(xiàng)目獲得的理論成果發(fā)展和豐富了高分子材料科學(xué)的內(nèi)涵，擴(kuò)大了我國該領(lǐng)域在國際上的影響力，同時(shí)研發(fā)的系列功能化
和高性能化高分子新技術(shù)和新材料，也促進(jìn)了我國高分子材料制備與加工技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新，為解決我國當(dāng)前高分子材料結(jié)構(gòu)性短缺和結(jié)構(gòu)性過剩發(fā)揮了重要作用。
