“雙碳”目標下,化石能源需要轉型發展,新能源及新能源技術成為未來主要趨勢,這必然對化工新材料提出了更高的要求。與此同時,我國經濟面臨產業轉型升級,正由制造業大國向制造業強國挺進,都需要化工新材料做好充分保障。
化工新材料性能優異、功能性強、技術含量高,是化學工業技術的重要代表之一,屬于我國戰略新興產業范疇,在眾多尖端領域發揮著重要作用。
在此背景下,化工新材料產業發展要求不斷提高,需要實現更大的進步與科技瓶頸突破,推動化工新材料高端化差異化。接下來,在2022年度中國石油和化學工業聯合會科學技術獎獲獎項目中,此類優秀的項目有:
#1高端聚苯硫醚制造關鍵技術創新及產業化
聚苯硫醚(PPS)是第一大特種工程塑料,項目實施前,國內缺乏高性能樹脂生產技術,只能生產低端樹脂,高端市場被國外企業長期壟斷,下游改性應用則因缺乏高性能樹脂而無法取得突破,嚴重制約了我國5G、汽車、電子等產業的發展。
針對以上現狀,浙江新和成特種材料有限公司與浙江大學合作,以高效縮聚反應助劑開發、結構和端基精準調控為目標,以下游應用需求為導向,相繼突破了高效縮聚助劑的創制與應用、端基與聚合鏈增長調控等高性能PPS樹脂制備的“卡脖子”關鍵技術,打破了國外技術封鎖,成功實現了高耐熱纖維級PPS、低氯高流動注塑級PPS、高端基活性合金級PPS、高耐熱擠出及薄膜級PPS等系列高性能PPS樹脂的產業化,保障了國內PPS工程塑料的供應安全,對促進下游產業高質量快速發展具有重要意義。
經鑒定項目總體技術達到國際先進水平,自主創新的縮聚助劑等技術處于國際領先水平。項目已獲授權專利30件(含國際發明專利11件),參與制訂國家標準2項。
系列高性能PPS樹脂的成功生產打破了國外企業對高端市場的壟斷,使浙江新和成特種材料有限公司成為國內第一、全球著名的PPS生產商。項目的實施保障了國內PPS的供應安全,對我國制造業轉型升級、打造浙江省“三大科創高地”做出了重要貢獻。近三年項目新增銷售20.60億元,利潤4.98億元,出口創匯1.14億美元,取得了良好的經濟和社會效益。
(該成果獲2022年度中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎,主要完成單位:浙江新和成特種材料有限公司等;主要完成人:陳志榮、李沃源、周貴陽等)
#2綠色環保輕量化車用聚丙烯關鍵技術及工業應用
該項目聚焦“雙碳”政策和國內消費升級,針對占全球CO2排放總量14%的汽車行業的節能減排以及健康車內空氣質量迫切需求,依托中國石化聚丙烯產業和技術優勢,“大兵團”攻關綠色環保汽車輕量化聚丙烯材料產業化技術。以車用高端聚丙烯為研發目標,從綠色、環保、安全和輕量化入手,進行了從原料、催化劑、聚合工藝、助劑、加工到應用的全產業鏈條科研攻關,通過“產銷研”3家單位協同攻關形成了綠色環保輕量化聚丙烯樹脂關鍵核心技術。開發的聚丙烯新產品具有高流動、高抗沖、高剛性、長效低VOC、長效低氣味、長服役周期以及長期耐老化(簡稱“三高四長”)等獨特優點,累積產銷18.28余萬噸,新增銷售額16.49余億元,新增利潤3.38余億元,相關制件已應用于大眾、豐田、福特、長城、北汽等多家知名車企,具有顯著的經濟和社會效益,對提升我國車用材料高質量發展、助力“雙碳”戰略目標具有重要的意義。
該項目探明了揮發性有機物在材料中多階釋放的動力學和熱力學機理,基礎研究支撐新產品開發;開發了國際先進的VOC溯源調控技術,發明了VOC抑制復合助劑、耐長期老化功能母粒及VOC高效脫除技術;開發了綠色環保型汽車輕量化聚丙烯樹脂產業化制備技術,實現在2種工藝聚丙烯工業化裝置在線調控穩定化生產;開發了綠色環保汽車輕量化聚丙烯復合材料制備技術,實現在多家知名車企多種汽車制件的應用。
(該成果獲2022年度中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎,主要完成單位:中石化(北京)化工研究院有限公司等;主要完成人:康鵬,林龍,郭明海等)
#3高性能聚乙烯管材樹脂生產新技術
針對我國高等級聚乙烯管材料全部依賴進口的困局,項目組從聚乙烯管材料聚集態結構的認識和分子參數調控方法出發,建立了聚乙烯管材料產品結構模型及固體核磁共振產品等級快速評判方法,指導高性能聚乙烯管材料的開發。發明了載體復合和活性組分復合的“雙復合”催化劑結構,催化劑制備技術成功工業化;開發了穩定流態化、雙級高效脫揮等系列技術,解決了高沸點共聚單體帶來的復雜工程化難題,形成了包括催化劑制備技術和聚合反應工程技術在內的具有自主知識產權的聚乙烯高等級管材料生產新技術。累計生產催化劑193噸、高等級管材料244.29萬噸,新增產值48.08億元,新增利潤4.22億元。成功開發了PE100產品(YGH041T)和PE100RC產品(YGH041TRC)兩款高等級管材專用料,產品耐慢速裂紋增長性能大幅提高,分別達到1189 h和10000 h。產品一次通過國際質量體系認證, YGH041T成為國內首個通過PE100分級認證的管材專用料,產品出口海外。裝置生產能力大于32000 kg/h,運行周期由設計值60天提升至270天,設備檢維修量大幅下降,運行水平居國內領先。尤其要指出的是,開發的PE100RC管材料徹底改變我國大口徑燃氣管材料完全依賴國外的局面,使我國聚乙烯行業首次擁有國產高端管材料制備技術,成果受到國際同行的關注和好評。
(該成果獲2022年度中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎,主要完成單位:浙江大學等;主要完成人:王靖岱,歷偉,黃飛等)
#4有機-無機雜化硅微孔膜制備關鍵技術及應用
我國水資源短缺形勢十分嚴峻,嚴重地制約著經濟社會的發展。膜分離技術已成為解決人類面臨的水資源、環境等領域重大問題的共性技術之一。為了實現有機溶劑/水及鹽/水的高效分離,發展高性能微孔分離膜是亟需解決的問題。
制約微孔分離膜技術在有機溶劑回收與鹽水分離領域應用的主要因素包括:分離膜材質的局限性。現有的有機膜和無機膜受膜材料固有理化性質限制,分別面臨運行穩定性低和制備成本高的難題;分離膜涂覆技術的局限性。現有微孔分離膜通常采用浸漬-提拉、擦涂等方式涂覆,面臨著難以可控制備和規模化生產的挑戰;膜結構調控方法的局限性。針對不同分子尺度的分離,缺乏簡單有效的膜結構精密調節技術,難以實現應用過程中的高性能化。
圍繞上述關鍵共性問題,該項目完成單位基于國家自然科學基金、江蘇省科技成果轉化專項資金等項目支持,面向國家重大需求和人民生命健康,形成了粒徑可控的硅溶膠合成技術、超薄無缺陷分離膜制備技術和微結構可控的膜孔道改性技術等核心技術成果,并廣泛推廣應用。取得了如下創新成果:
提出了酸堿交替催化和溶劑逐步置換技術,形成了粒徑可控的硅溶膠合成技術,實現了溶膠粒徑1-400nm尺度范圍內的精密調節,為具有梯度孔結構的超薄無缺陷分離膜制備奠定了基礎。開發了超聲霧化熱噴涂技術,實現了厚度為50-200nm超薄無缺陷分離膜的精密構筑,并保證了規模化生產中膜的完整性和均一性。發明了鹽酸蒸汽和臭氧水溶液孔道改性技術,實現了膜有效孔徑埃米尺度的原位微縮和微擴,顯著提高了溶劑回收和鹽水分離應用中膜的選擇性和滲透通量。
項目技術在中石化南京化工研究院有限公司、南京揚子石油化工設計工程有限公司、江蘇易簡環保科技有限公司等30多家企業推廣應用,近三年累計新增產值6.12億元,累計處理含鹽廢水400萬噸以上,回收減排有機溶劑超過17600噸,解決了石油化工、環保等行業溶劑資源化利用難的問題,邊遠軍區和鄉村吃水難的問題。項目產品入選2020年《全國水利系統招標產品重點采購目錄》。2022年技術成果通過了中國石油和化學工業聯合會的科技成果鑒定:成果整體達到國際先進水平,其中膜孔結構和表面性質調控技術處于國際領先水平。
(該成果獲2022年度中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎,主要完成單位:常州大學等;主要完成人:鐘璟,徐榮,沈敏等)
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