化工新型材料

化工新型材料
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来源：《新材料产业》 2015年第4期
日本开发出玉米芯制PET 技术
日本群马大学一个研究小组最新公布的成果显示，他们开发出了利用农业废弃物玉米芯高效制备聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的技术。

群马大学助教橘熊野率领的研究小组利用玉米芯内含有的半纤维素制作出糖醛，然后利用催化剂将其转变为对苯二甲酸。

研究小组检测发现，对苯二甲酸的碳元素完全来自生物质。

然后，他们将对苯二甲酸与用于石油脱硫等的6种催化剂组合在一起，实现了化学反应，最终制成PET树脂。

目前，虽然存在利用可食用生物质资源制造PET树脂的技术，但会大量消耗粮食。

此外，也有利用转基因微生物、以植物的茎等为原料制作出生物燃料和化学品的技术，但是生产效率很低。

而上述新研发技术则很容易实现工业化生产。

研究人员表示，利用生物质资源生产PET树脂，将有助于固定二氧化碳，从而为解决气候变暖作出贡献。

这一方法如果实现产业化，日本每年可固定约97万t二氧化碳。

通常，PET树脂以对苯二甲酸为主要原料，而对苯二甲酸来自石脑油。

（中国化工报）
东丽开发出兼顾力学特性和成形性的碳纤维树脂含浸片材
据报道，东丽开发出了力学特性和成形性都很优秀的的碳纤维树脂含浸片材(UACS)，其拉伸强度是UD预浸材(碳纤维单向排列、最小限度含浸树脂制成的材料)的约8成以上。

抗冲击性方面，这种UACS的悬臂梁切口冲击强度是UD预浸材的约8成，垂直冲击平板的简支梁冲击强度是U D预浸材的约9成。

而且可成型出使用UD预浸材时很难实现的三维复杂形状。

采用U D预浸材时，如果成形品的形状复杂，棱角部分的纤维就会延伸或扩展，导致板材形状不追随模具形状，出现褶皱、空隙及富树脂区问题。

东丽此次新开发的UACS是在这种UD 预浸材中周期性加入毫米级长度的切口而实现的。

这样一来，片材会沿着与切口平行的方向延伸，而沿着与切口垂直的方向扩张，从而在尽量不牺牲力学特性的前提下提高板材的形状追随性(成形性)。

另外，据东丽介绍，通过改变相当于切口纤维方向的角度、长度及间隔等图案，可以调整力学特性；跟U D预浸材一样，通过将纤维方向不同的各层层叠在一起，可以使UACS 片材具有各向同性。

东丽介绍称，使用这种UACS，可以用平板成型出带棱角的板。

利用U D预浸材制作这种形状时，在棱角部分不能很好地实现纤维层叠结构，而采用UACS的话，则可以很好地实现纤维层叠结构。

另外，使用平板还可以成型出三叉状棱角和深冲压形状。

东丽的目标是2 ～3年后使UACS投入实用。

今后将确立能连续稳定形成想要的切口图案的量产技术。

（日经技术在线）
巴斯夫推出可再生原料聚酰胺
据报道，3月4日，巴斯夫推出了基于可再生原料的Ultramid高性能聚酰胺。

台湾纺织品生产商羽台实业股份有限公司率先将这种全新的解决方案用于纱线生产。

得益于出众的化学性质，Ultramid在纤维和面料中都具有加工简单、色彩鲜艳持久和强度较高等优点，可确保快速加工、高产量和均匀染色。

在Ultramid聚酰胺的生产过程中，巴斯夫
利用物料平衡法，以通过认证的可再生原料取代了全部的化石原料，并保持了产品的卓越性质，有助于节约化石资源、减少温室气体排放。

“消费者日益关注服装的制造方式、生产过程中使用的原料及其对环境的影响。

”巴斯夫
亚太区单体业务部高级副总裁阮凯明博士表示，“物料平衡法使纺织厂商无需调整生产流程和
整个价值链所涉及的技术，即可服务那些注重环保的消费者。

”
通过物料平衡法，可再生原料可在巴斯夫现有的一体化装置创新地代替化石原料。

生物原
料将分配给Ultramid等指定产品。

由于配方保持不变，其质量与采用化石原料的产品完全相同。

TVSD的独立认证确定，相关产品在制造过程中使用了规定数量的可再生原料。

台湾羽台实业股
份有限公司董事长黄明详先生表示：“TVSD的认证保证了我们从巴斯夫生产基地所购买的每吨
物料平衡产品都采用了适当比例的生物原料。

同时，也确保了我们能够为客户生产品质优异、
节约化石原料的产品。

”
巴斯夫在德国路德维希港、比利时安特卫普、美国自由港和巴西圣保罗建有Ultramid聚合装置，位于上海的全新装置也将于2015年投产。

（中国化工报）
SGL 联合BASF 顺利完成
创新型聚酰胺碳纤维复合系统的材料研究
近日，西格里集团（SGL Group）联合巴斯夫公司（BASF）开展的新型复合材料系统研究顺利完成。

该系统旨在提高热塑性碳纤维复合材料的生产成本效益，如注塑流程（T - RTM）和反应注射模塑等。

该复合材料以活性聚酰胺系统及相兼容的碳纤维为基础，专为基质系统而设计
的碳纤维表面（或者上浆剂）以及定制的热塑性反应系统意味着可以实现轻型结构部件在汽车
等行业的便捷生产。

据悉，西格里集团和巴斯夫公司于2012年10月开始开展此项合作。

根据目前完成的材料
研究，现在汽车行业的客户已开始着手应用碳纤维和基质制成的特殊系统。

碳纤维3D 打印机问世
尽管3D打印机已经有了十几年的技术发展，大家对桌面产品的印象还停留在打印一个玩具、模型，使用PLA / ABS材料打印出来的东西塑料感浓厚——其实这2种材料就是类似塑料的材质。

据报道，有着多年赛车部件设计和加工经历的Greg Mark带领他的团队，研制出一款使用
碳纤维做打印耗材的桌面3D打印机，有望让桌面用户从此与“塑料玩具”说再见。

Greg Mark的团队研制的3D打印机名为Mark One，使用碳纤维作为耗材。

不再像过去的桌面3D打印机打印模型，这款机型可以直接打印部件和工具。

众所周知，碳纤维聚合物具有高强度、高刚度、质量轻的特点，Greg Mar的团队过去正是使用碳纤维材料为赛车设计和制作尾翼
支撑结构。

现在，他们把碳纤维材料与3D打印结合起来，有可能为桌面3D打印应用带来新的
机遇。

根据已经发布的数据来看，Mark One 3D打印机整机仍然定位在桌面级产品，长宽高分别
为575m m ×322m m ×360m m，成型尺寸为305m m ×160m m ×160m m。

其特点在于，一是可使用碳纤维作为打印材料，二是使用复合材料，直接制作高强度的部件和工具。

该机型采用双
挤出头，可兼容碳纤维、玻璃纤维、尼龙和P L A耗材；制作实际部件时能够选择合适的材料，兼顾强度和成本。

（中关村在线）
索尔维推出创新型补强填料
据报道，日前，比利时索尔维集团推出名为Efficium的高分散白炭黑（HDS）。

这是一种
取得了突破性进展的创新型补强填料，可赋予生产绿色乘用车和卡车轮胎胶料更高的生产力和
更大的灵活性。

据介绍，Efficium可为汽车工业带来突破性的好处。

这是由于其对混炼和挤出处理量的积
极影响提高了生产力，硅烷化控制和重新配方增大了生产灵活性，又不会影响产品的滚动阻力、耐磨性和抓着性能。

Efficium可大大促进由炭黑胶料向HDS胶料的转化，并且有利于满足节能
和安全要求。

用其制造的乘用车和重型卡车轮胎在道路测试中的结果显示，对于卡车轮胎胎面胶料，Efficium HDS可使其在混炼和挤出生产力方面的效益提高30%，而滚动阻力和耐磨性达到甚至
超过了参考水平。

为满足主要轮胎制造商当前试验和测试的预期需求，索尔维正在3个不同的
制造基地加紧生产Efficium HDS，以便可以向全球客户供货。

（中国化工报）
伦敦大学开发耐磨超疏水涂料
伦敦大学研究团队日前开发出可应用到不同类型表面的超疏水涂料。

这种涂料中的活性成
分被二氧化钛纳米颗粒包覆，可让液体水珠在物体表面滚动，不会附着到物体表面。

由于这些
液滴在物体表面滚动，它们可以吸附病毒、细菌或其他非液体污染物。

耐久性一直是自清洁涂料的弱项，而这种新开发的涂料比较耐磨，在长期使用过程中，仍
然保持疏水性，即使在砂纸摩擦和小刀划伤情况下。

（中国化工报）
磷中心手性膦酰胺首次成功合成
据报道，日前，中国科学院长春应用化学所究所韩福社课题组在磷中心手性布朗斯特酸的
不对称合成方法方面取得重要进展。

他们在前期开展磷(膦)化合物合成方法系列研究的基础上，首次成功实现磷中心手性膦酰胺的合成。

韩福社课题组在研究中发现，膦酰胺可以转化为系列其他类型的磷中心手性衍生物，并保
持优异的对映选择性，这项工作不仅为磷中心手性化合物的多样性合成提供了一种新方法，还
为开展其他不同类型、结构新颖独特的磷中心手性布朗斯特酸的合成方法及其在不对称催化反
应领域的应用研究开辟了一条途径。

手性磷(膦)化合物作为配体或有机催化剂在不对称催化、天然产物及药物合成等领域的应
用非常广泛。

近年来，手性布朗斯特酸在不对称合成领域的发展十分迅速，但绝大多数研究集
中于轴手性、面手性或碳中心手性磷(膦)化合物。

相关研究表明，此类化合物由于手性中心远
离催化中心，其手性诱导能力相对于磷中心手性化合物较差。

由于受到合成上的挑战，磷中心手性化合物在不对称合成中的研究相对较少，有关磷中心
手性布朗斯特酸的研究更是未见任何报道。

因此，通过新策略、新方法实现磷中心手性布朗斯
特酸的高效合成，是开展磷中心手性布朗斯特酸在不对称催化、天然产物及药物合成等领域的
研究需要首先解决的科学难题。

（中国科学报）
我国发明纤维状聚合物发光电化学池
据报道，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室彭慧胜课题组现已研制
出一种新型纤维状聚合物发光电化学池，该项突破性研究为可穿戴纤维状发光器件的发展带来“曙光”。

相关研究成果已于23日发表在国际顶级期刊《自然·光子学》。

彭慧胜课题组经过3年多潜心研究，通过低成本的溶液法在国际上首次研制了纤维状聚合物发光电化学池。

传统发光器件主要包括有机小分子发光二极管和聚合物发光二极管。

与传统发光二极管相比，该论文第一作者、复旦大学高分子科学系转博生张智涛表示，纤维状聚合物发光电化学池具有独特的优点，如较低的操作电压、较高的电子/光子转换效率和较高的功率效率等。

“更加重要的是，相比有机发光二极管，聚合物发光电化学池对电极材料表面的粗糙度要求较低，这将有利于大规模生产。

”
据了解，目前纤维状聚合物发光电化学池可实现360°发光。

如果将不同颜色的发光聚合物集成到一根纤维上，还可实现一根纤维上同时发出不同颜色的光。

彭慧胜介绍，该研究同时发现，这些发光纤维还具有良好的柔性，可编成柔性的织物和各种图案，将不同颜色的纤维组合在一起，通过控制发光纤维的亮度比，还可以实现复合光颜色的有效调控。

据悉，课题组将进一步提高器件性能，为发光可穿戴电子设备的大规模工业化生产奠定基础。

（金华日报）
上海石化推出抗静电腈纶纤维
据报道，中石化上海石化研制出一款抗静电腈纶纤维，可帮助改善腈纶服饰的静电困扰，而且具有极佳的发热性能，为冬季里怕冷人士带来福音。

近日，该抗静电腈纶纤维实现工业化批量生产，首批5t产品已走下生产线，进入化纤市场。

普通化学纤维导电性能较差，积累的静电荷难以释放，容易对人产生电击、吸附灰尘等颗粒物，既影响穿衣舒适度，又妨碍服饰美观。

抗静电纤维通过用抗静电剂进行表面处理、加入易导电材料加速静电荷释放等途径，让纤维不易积聚静电荷，解决静电困扰。

经上海市质量监督检验研究院检测，该批抗静电腈纶纤维具有较好的导电性能，易于静电释放。

经过后道纺纱和织造后，专业公司对后道产品的抗静电性能进行检测，其静电荷逸散半衰期为0.1s，静电释放速度非常快。

此外，经日本纺织检查协会检测，上海石化抗静电腈纶纤维还具有良好的发热性能。

在测试条件下，其比常规腈纶织物高出近10℃，显示出较好的发热性能。

这一性能有助于该产品在保暖内衣等市场的推广应用。

（中国化工报）
反应堆乏燃料贮存有了新工艺
据报道，由中国工程物理研究院核物理与化学研究所自主研发的“中子屏蔽用铝基碳化硼复合材料制备工艺”，日前通过成果鉴定。

该工艺制备的新型复合材料，可广泛应用于压水堆乏燃料贮存池、乏燃料干式贮存转运等国防军事核工程、大型科学装置等领域。

该所研究团队科技攻关中，建立了制备新型材料的高能球磨、粉体制备、成型、烧结、挤压、轧制和表面处理等完整的工艺体系，实现了复合材料的高碳化硼含量，高致密度以及优异的均匀性，并率先在国内开展了碳化硼复合材料的加速辐照性能实验研究。

其研究数据表明，新型复合材料碳化硼分布均匀性、力学、热物理、热中子吸收、抗辐照及抗腐蚀等性能达到或超过国外同类产品性能，可满足现有核电站乏燃料池贮存格架60年耐辐照性能要求。

科研人员同时开展的系列中试放大试验证实，该新工艺具有良好的稳定性及放大性，为该材料的产业化奠定了良好的基础。

作为打破国外发达国家反应堆乏燃料贮存技术垄断的一项领先成果，目前中物院核物理与化学研究所已与安徽应流机电集团合作，进行中子屏蔽用铝基碳化硼复合材料的产业化，加快
实施生产线设计、关键设备采购建造及生产线建设，为实现第3代核电技术的国产化，降低反
应堆建造成本作贡献。

（科技日报）
胜利油田碳纤维连续抽油杆技术研究取得突破
据报道，胜利工程院采机所科研人员2014年立项的“碳纤维连续抽油杆应用技术研究”，目前已完成原材料适应性评价与完善以及制造工艺研究与配套等研究，并成功进行了现场试验，取得不俗效果。

金属抽油杆的存在历史已经有一百多年了，但在油田经济高效开发以及低油价等背景下，
金属抽油杆的局限性也越来越显著。

比如自身比重大，难以下得更深;还比如易腐蚀、能耗高等等。

统计显示，如果杆柱质量降低一半，仅电耗就能降低20%～30%。

所以按照油田开发现状的
需求及节能降耗的要求，研发高强、质轻、耐腐、抗磨的新材料替代金属抽油杆就成为必须要
解决的现实问题。

研发的碳纤维连续杆为复合新材料制成的高强度抽油杆，具有质量轻、抗磨、防腐的优良
特性。

在东辛、胜采、纯梁、临盘等4个采油厂进行了16井次的现场试验，累计应用碳杆23 372m，碳纤维杆最大下深1 960m，下井成功率100%，最长生产时间已达11个月且继续有效。

由于碳纤维连续杆可有效解决常规有杆泵举升能耗高、下泵深度受限、磨蚀严重等问题，
工业化普及推广前景广阔。

（胜利日报）
深圳先进院研制出最新可重复书写纸
据报道，中国科学院深圳先进技术研究院医工所微纳中心吴天准博士研究小组成功研制出
以水为彩色墨水的可重复书写纸。

英国皇家化学会著名期刊《材料化学杂志C》发表了该项成果。

据悉，这种可重复书写纸的灵感来源于蝴蝶五彩缤纷的翅膀，而这些五彩缤纷的颜色实际
上是一种特殊的物理结构效应产生的——光子晶体的布拉格衍射。

由于这些结构是由周期性规
整堆积的微纳结构形成，因而这种斑斓的颜色实际上是一种结构色，并且这种结构色会由于微
纳结构间距或折射率的改变而呈现不同的颜色。

不同于染料、颜料，这种颜色的显示是源于材
料的物理结构特性，故此颜色显示更加鲜艳、稳定、持久且无毒，可重复书写的仿生纸即是基
于这种原理。

深圳先进院微纳中心杜学敏博士等利用人工合成的纳米微球组装成一层薄薄的光子晶体层，其中再填充一层对p H有响应的高分子水凝胶，两者结合即实现了光子晶体纸的透明性和可重
复书写特性。

而书写过程则是利用方便易得的自来水或蒸馏水作为墨水，水写在光子晶体纸上时，光子晶体纸中的水凝胶遇水部分就会局部溶胀，从而改变组装光子晶体层中纳米微球的间距，同时结合光子晶体的一些光学特征，使得遇水部分产生颜色，而未书写部分仍为背景色。

通过改变光子晶体层中纳米微球的尺寸，可以使得光子晶体纸随心所欲呈现出所需要的颜色。

与此同时，由于采用的光子晶体纸张中有对p H响应的高分子水凝胶，因此采用不同的p H溶
液作为墨水即得到相应颜色。

（科技日报）。