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高分子基相变材料的创制与应用

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本项目涉及功能高分子材料制备和废旧高分子材料循环利用,在相变材料及其纤维制品制备方面有突出优势,在本行业中属于国内外首创国际领先的前沿技术。

技术内容包括: 

1.聚丙烯腈废丝为基体的相变材料研究。重点研究了废旧纺织品中聚丙烯腈废丝的鉴别与分离技术、聚丙烯腈废丝的可控制催化水解规律、水解聚丙烯腈与相变物质的接枝共聚反应规律及结构与性能的关系。揭示了聚丙烯腈(PAN)-g-聚乙二醇(PEG)、PAN/PAN-g-PEG/PEG、PAN/脂肪酸溶液的流动性及其在复杂加工外场中的相分离规律,得到了基于聚丙烯腈废丝的高相变焓纤维,建立了一种基于聚丙烯腈废丝制备相变纤维的新型制备技术,为聚丙烯腈废丝再利用提供一种新思路和新方法。

2.大分子单体接枝聚丙烯腈相变材料研究。通过分子设计合成具有相变功能的大分子单体,揭示了大分子单体分子结构与储能性的规律;通过研究大分子单体与丙烯腈共聚反应规律,揭示大分子单体结构和反应条件与接枝共聚物的链结构和凝聚态结构的关系。发现了接枝共聚物的微观结构与储能性、储能稳定性、热稳定性等的关系。建立了纺丝工艺与凝聚态结构及纤维力学性能的定量关系,为大分子官能团转化及其功能化提供理论依据和实践指导。 

3.基于聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等聚合物的相变材料研究。重点研究聚丙烯等聚合物与具有双键的相变单体及无机粒子的交联、接枝、共混、插层等多元复合技术。探索了加工外场与相变材料结构、材料的相变储能性及力学性能的相关性。并根据不同体系特点设计了不同的材料相分离体系,获得了具有较高相变焓、良好的相变耐久性、优异耐热性和较好强度的相变材料及纤维制品,为高分子材料改性及功能化提供了新方法。 本研究的相变材料基体与相变物质以化学键相连,保证了制备的材料具有定形相变特征(不会泄露和迁移),故其储能耐久性明显优于国际同类产品; 本研究的相变材料的相变焓可达70~80J/g,明显优于国际同类产品 7.8-15J/g的水平;本研究的相变温度在16-50℃之间,可调节特性使本研究的相变材料有更宽的应用范围;相变物质中含有功能键(醚键等),可赋予制备的相变材料有其它的功能性(亲水性及抗静电性等)。 研究取得国家发明专利20项,授权18项,发表高水平学术论文28篇,三大检索收录23篇。目前研究成果已在企业连续使用3年,为企业创造了可观的经济效益。