生物基尼龙PA1012树脂综合性能优异、加工性能好,被广泛应用于制造汽车输油管、刹车管、燃油与燃汽输送管、耐油的结构件等产品,多年来我国一直依赖进口。本项目围绕三方面研究,形成6项核心技术,成功实现了生物发酵法来源长碳链聚酰胺的工业化,并建成10000吨/年的示范生产线,形成了具有自主知识产权的核心技术。主要创新如下:
(1)长碳链聚酰胺树脂可控聚合技术
阐明了原料中同系物杂质、有机/无机杂质的组成、含量和形态及其对单体质量控制和聚合反应的影响规律;利用微型聚合反应系统研究了长碳链聚酰胺的反应动力学、热力学、工艺条件选取和树脂配方,为工业化生产和树脂质量控制提供了理论依据;研究了大型聚合釜的结构设计、功能设计,实现压力、温度、pH值等参数的精确控制,建立了反应条件与聚合度之间的关系,实现了系列长碳链聚酰胺树脂(生物基尼龙PA1012、PA1212等)的可控聚合及工业化生产。
(2)固相聚合过程中树脂分子量调控技术
通过流变学的方法建立了固相增粘程度的快速表征技术,建立了反应时间、反应温度与树脂分子量和分子量分布之间的关系,进而扩展到工业化的固相增粘工艺研究过程中,实现了固相聚合过程中初生树脂分子量固相聚合过程的可控及规模化生产。
(3)真空-氮气气氛无扰转化高效固相聚合技术
开发了不同工艺过程中的热稳定剂、催化剂添加技术,优选了催化剂,开发了真空-氮气气氛无扰转化高效固相聚合技术,通过工艺控制和催化剂辅助反应,实现了固相聚合的高效、可控实施,提高了PA1012和生物基尼龙PA1012树脂的产品质量和稳定性。
(4)高性能生物基尼龙PA1012管材专用料制备技术
针对高性能聚酰胺PA1012管材专用料的性能要求,通过甲基苯磺酰胺、聚烯烃弹性体进行改性,研究了其增韧机理,从分子层面和微观尺度上揭示了生物基尼龙PA1012增韧的基本原理,实现了PA1012管材专用料的制备。
(5)高强高韧长碳链聚酰胺纳米复合材料
通过纳米复合、纤维增强及聚合物共混合金化等技术,制备系列高强、耐热、柔韧、光学性能良好的长碳链聚酰胺基复合材料及合金材料,形成了一系列具有自主知识产权的长碳链聚酰胺高性能专用树脂工业化制备技术。
(6)抗静电长碳链聚酰胺输油管专用料制备技术
通过解决碳纳米管在树脂基体中的均匀分散和界面相容性问题,开发了抗静电长碳链聚酰胺输油管专用料,试制了三种不同口径和工作压力的输油管,性能均满足指标要求,为以后国产高性能长碳链聚酰胺树脂的推广应用奠定了基础。
经过国家高分子材料与制品质量监督检验中心的测试,生物基尼龙PA1012和PA1212树脂的主要技术指标已经超过国内同类产品的最好水平,达到国际先进水平,部分技术指标达到国际领先水平。
高性能长碳链聚酰胺树脂规模化生产技术的实现,为加快我国目前正在大力推行的”强基工程”中特种材料的发展,建设拥有核心技术的国产高性能长碳链聚酰胺材料提供了基本保障,为实现替代进口的目标提供了可靠的技术和产品保证。
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