[00831843]基于小分子的聚丙烯微纳结构调控技术与应用

该项目属于化工和高分子材料的交叉领域。聚丙烯作为五大通用塑料增长速率最快的品种，目前中国的表观消费量近400万吨/年，广泛应用于汽车工业、家用电器、电子、包装及建材家具等方面。但由于其透明性差、低温易脆断，收缩率大，影响了其在更广泛领域的应用。研究表明等规聚丙烯具有α,β,γ、δ和拟六方态5种不同形态的晶体结构，晶体微纳结构的差异对村料的宏观力学和光学性能有显著的影响。有机小分子能够实现对聚丙烯的微纳结构的调控，进而实现对聚丙烯宏观性能的调榨。应用小分子对聚丙烯性能进行调控已经成为聚丙烯高性能化简单而有效的方法。该技术发明基于小分子成核剂对聚丙烯微纳结构的调控过程和机理，在分子结构上创造性的设计了非对称山梨醇类透明成核剂和新型高效日晶成核剂，在制备方法上发明了有机磷酸金属盐的一步法合成工艺和山梨醇类成核剂的固相合成技术；在提高成核剂分散性方面:发明了成核剂超细化技术；在此基础上开发了制备高透明、高耐热、高刚性和高韧性的聚丙烯专用料技术。为了平衡聚丙烯的刚性和韧性，发明了应用α/β复合成核剂来调控聚丙烯宏刚性和韧性的技术。该项目的主要创新成果如下:(1)为了开发新型高效的聚丙烯成核剂新品种，在分子结构上创造性的设计了具有分子内协同作用的非对称山梨醇类聚丙烯成核剂和新型高效的聚丙烯俘晶成核剂(CN1840532.ZL200610118073.6)；(2)为了降低生产成本，减少生产过程中的三废，针对增刚性能优异的取代二芳基有机磷酸盐类成核剂:在制备方法上发明了一步法合成取代二芳基有机磷酸金属盐的工艺，取代了传统的三步法，收率从原来的65%提高到86%(GN1358728A)；(3)针对有机磷酸盐类成核剂在聚丙烯中分散不均，成核效率较低的不足，发明了有机磷酸盐的超细化方法(ZL1687201A)；(4)为了平衡聚丙烯的刚性和韧性，发明了应用α/β复合成核剂调控聚丙烯刚性和韧性的方法(ZL201010574151.X)；(5)为了指导有机小分子成核剂的设计开发，研究了成核剂诱导聚丙烯成核结晶的过程、动力学和机理，提出了高效成核剂与聚丙烯之间的晶体结构匹配规律。该项目拥有独立的知识产权，申请国家专利5项，授权3项，发表SCI,EI论文20余篇，文章被引用次数超过200次；科技查新和用户报告等指出:项目总体水平达到国际先进。该技术现已转移给上海科塑高分子材料有限公司和上海晨霖新材料科技有限公司、蚌埠爱默精细化学品有限公司，开发出高效的有机小分子成核剂NA-40,NA-S20系列产品和技术，并实现工业化生产，产品远销欧洲、美国和东南亚等国；高效p型聚丙烯成核剂PA-01,PA-03已完成中试，并在小范围推广应用，效果优良。同时中石化九江分公司以及扬子石化公司应用所开发的成核剂生产聚丙烯专用料，其效果达到进口同类产品的水平。运用该技术制备的高透明、高刚性和增韧聚丙烯材料具有成本较低、性能优异等特性，广泛应用于管材、户外设施、包装、日用品、以及办公用品等领域。近三年累计为聚烯烃生产企业的新增产值7.9亿元，新增利税1.77亿元，极大地推动了相关产业的发展和技术进步。