化工新型材料

2015-04-23 10:57
新材料产业 2015年12期
关键词:凝胶材料

二硫化钼薄膜可大幅提高海水淡化效率

据报道,美国伊利诺伊州立大学研究人员在《自然·通讯》杂志上发表论文称,他们发现二硫化钼高能材料可更高效地去除海水中的盐分,通过计算机模拟各种薄膜的海水淡化效率并进行对比后发现,二硫化钼薄膜的效率最高,比石墨烯膜还要高出70%。

据物理学家组织网报道,这种材料只有一个纳米厚,布满了纳米孔,能够渗漏大量的海水,留下盐分和其他成分,达到淡化海水的目的。寻找高效的海水淡化材料一直是个重要问题,该研究论文第一作者、伊利诺伊州立大学贝克曼先进科技研究院的机械科学与工程学教授那拉亚娜·阿鲁鲁说:“这项研究为下一代材料的发展奠定了基础。”

目前,最先进的海水淡化技术依赖于一种反渗透过程,通过一层薄的塑料膜挤压过滤海水以获取淡水。这种膜的孔洞要大小适中,即要能阻隔盐和其他脏东西,又可以讓水分子通过。反渗透法擅长过滤盐,但淡水产量一直受限。因为尽管它薄如眼膜,但相对于过滤分子级别的物质仍然显得过厚,所以需要很大的压力才能将水推压过去,这需要很大的能量,成本非常高。

一个大规模提高透水率的方法是让膜再薄一些。研究人员找到了纳米厚度的石墨烯膜,但石墨烯会与水发生反应,给产业化带来很大挑战。

阿鲁鲁的团队将二硫化钼纳米孔作为DNA测序平台进行了研究后,决定探索其在海水淡化中的作用。他们利用该校国家超算应用中心的蓝色水域超级计算机进行模拟,结果单层二硫化钼膜在厚度、孔隙几何及化学属性等综合性能排名中脱颖而出。

总的说来,独特的原子组成结构让二硫化钼膜的透水性大大提升,其单层膜的厚度能极大地减少推压水的能量,进而大幅降低运营成本。

研究人员目前正在测试这种材料在海水净化方面的其他性能,比如对于塑料膜而言常发生的污垢堵塞孔洞等问题。二硫化钼虽然是一种新材料,但研究人员相信,制造工艺改造后,其高性能带来的应用会很广泛。(科技日报)

具有多孔结构的液体材料问世

据报道,一个国际联合研究小组日前宣称,他们合成了世界首种具有永久性多孔结构的液体材料。这种液体对气体具有极强的吸纳和溶解能力,有望提升目前许多化学反应的反应效率,并在碳捕获等场景中获得应用。

以英国贝尔法斯特女王大学和利物浦大学为首的这个国际联合研究小组,合成出一种新的液体,并发现这些液体能通过将气体吸收进孔洞中的方式溶解大量气体。这个为期3年的研究项目为众多更为环保和高效的化学反应过程铺平了道路,其中就包括碳捕获技术,即一种将发电厂、钢铁厂、化工厂排放出的二氧化碳收集、储存起来,避免其进入大气的技术。

贝尔法斯特女王大学化学与化工学院教授斯图尔特·詹姆斯表示,在材料中人工形成永久性的多孔结构是人类科学上的一大进步。该技术能用来制造从塑料瓶到汽油等一系列产品。但此前,几乎所有的多孔材料都是固体的。新设计的一种“自下而上”的特殊液体结构,弥补了液体在分子形状上的不足,最终让液体无法填满所有的空间,出现大量的孔洞结构。正是这些孔洞赋予了它们极强的气体吸纳能力。

詹姆斯称,这个领域还需要进一步的挖掘来拓展出更多的应用,未来极有可能导致很多新的化学过程。“我们已经成功展示了一种新的原理——通过在液体中创建多孔结构就能显著提升液体对气体的吸纳能力。这一特性,从长期来看具有很多潜在的、有趣的应用”。(科技日报)

日本开发比钢铁还硬的手机屏新材料

据报道,日本东京大学工业科学研究院研究人员成功研制出一种硬度堪比钢铁的玻璃,未来将成功避免手机掉地上,亮晶晶的屏幕变花脸的“悲剧”。

手机掉地上,亮晶晶的屏幕变花脸,令人心痛。这样的“悲剧”今后可望避免。日本东京大学工业科学研究院助理教授增野敦信率领的团队研制出一种硬度堪比钢铁的玻璃。在以二氧化硅为主要化学成分制作氧化玻璃的过程中添加大量二氧化铝可显著增加玻璃硬度,但以往这样制作玻璃的结果是生成物一接触容器就形成结晶,无法聚合成玻璃。

日本《朝日新闻》等媒体报道,增野敦信的办法是把制作玻璃的化学成分用氧化气体推至空中,再用激光熔化这些化学成分,使它们在空中形成玻璃,这样制成的玻璃有一半成分是二氧化铝。“维氏硬度”测试显示,增野敦信团队研制的玻璃硬度可达不锈钢的9倍,高碳钢的2.3倍。增野敦信说:“我们不久将找到大规模生产这种新材料的方法,希望5年内实现这一技术的商业化。”(新华网)

艾利丹尼森推出全新生物基PE薄膜标签

2款生物基聚乙烯(PE)薄膜标签产品由艾利丹尼森隆重推出。这些新产品是首批面材中可再生材料含量超过80%的压敏胶PE薄膜标签,品牌所有者在实现可再生资源包装目标的同时,也能继续安享常规聚乙烯标签所具备的功能和性能。

艾利丹尼森材料部北亚区产品管理高级总监Jan‘t Hart表示:“经济发展、自然资源匮乏以及对商品和服务需求的不断增长,都将在未来几年内造成有限的非再生资源出现供应不确定性。随着艾利丹尼森的环保标签材料的种类不断增加,包括此次新推出的生物基PE薄膜标签,我们不仅支持标签加工商满足品牌所有者在包装领域利用可再生资源的需求,还能帮助他们提供与众不同的产品,在快速发展的细分市场推动销售增长。”

生物基PE薄膜所使用的树脂由Bonsucro 认证的甘蔗制成,符合严格的社会和环境监测标准。2种新产品的性能和可回收性与标准PE85树脂相当。采取恰当的防范措施和准备工作,这些薄膜可直接用作替代方案,即标签加工商无需购买新机器,即可用生物基PE标签薄膜替代传统PE。

通过采用生物基树脂含量超过80%的PE标签薄膜,品牌所有者可降低对石化包装材料的依赖。推出生物基薄膜正是响应他们对生物包装材料的兴趣。整个价值链内各成员之间的紧密合作促成了生物基PE标签薄膜的问市。艾利丹尼森与全球树脂生产商Braskem和比利时标签加工商Desmedt Labels合作生产样品,并在生态环保清洁产品制造商Ecover的比利时基地对生物基PE标签进行了测试。此款新产品是艾利丹尼森为实现2025年可持续发展目标,进行的多项投入的其中一大成果,它证明了环境改善可与商业成功共存。

三菱丽阳将扩大美国碳纤维产能

三菱丽阳旗下子公司三菱丽阳碳纤维及复合材料公司近日宣布,将扩大其位于美国加州萨克拉门托的碳纤维生产能力,把该基地的碳纤维生产能力由2000t/a扩大至4 000t/a,预计2016年中期完成扩能。

三菱丽阳公司表示,全球碳纤维需求年均增速超过20%,特别是可再生能源和提高燃料效率的汽车轻量化解决方案正推动碳纤维应用快速增长。

在工业应用方面,碳纤维复合材料压力容器广泛应用于压缩天然气储罐以及大型压缩天然气运输容器,越来越多的大型公交车和卡车也趋向于采用压缩天然气燃料。(中化新网)

索尔维常熟全新氟橡胶工厂建成投产

全球领先的高性能聚合物供应商索尔维特种聚合物全球事业部近日在江苏常熟举行仪式,隆重庆祝其全新氟橡胶(FKM)工厂建成投产。该工厂位于江蘇常熟新材料产业园内,是索尔维特种聚合物在全球的第3个氟橡胶生产基地,它将得益于索尔维在常熟工厂现有的运作和基础设施。

索尔维将基于常熟的这一工厂向目标市场提供其Tecnoflon 品牌的氟橡胶材料,该材料拥有优异的抗化学腐蚀性,可耐受超过250℃的高温,且在各种成型技术中都易操作。其典型终端产品包括在快速发展的汽车、工业、石油和天然气领域中应用于密封的垫片、油封、软管和电缆。

“此项投资是索尔维巩固在中国地区的市场地位,并以更强的产品供应能力服务本地客户的重要步骤。”索尔维特种聚合物全球事业部亚太区总裁及执行副总裁杜志仲博士对此评价道,“我们十分高兴看到这一世界领先的工厂成功建成投产。作为我们在亚太区持续进行战略扩张的重要举措之一,它将保证索尔维能够为快速发展的应用市场提供高品质产品与解决方案,更好地满足如汽车及其他高端应用领域对于特种聚合物的多样化需求。它也将进一步帮助我们的客户加强其本地化运作能力,并增强他们在各自市场中的竞争优势。”

此外,索尔维目前在常熟工厂还正在建造一条Solef 聚偏氟乙烯(PVDF)生产线,预计在2017年年初建成投产,该项建设与此次建成的氟橡胶(FKM)工厂项目总投资额为1.42亿欧元。而除氟橡胶之外,索尔维在常熟工厂还生产基于其特种聚合物树脂的复合材料。(中国新闻网)

埃及终止对华PET反补贴反倾销调查

据报道,2015年11月3日,埃及贸工部发布终裁公告称:鉴于自中国等国家和地区进口的聚对苯二甲酸乙二脂(PET)产品的补贴、倾销与国内产业受到的损害间没有因果关系,决定终止对上述产品的反补贴反倾销调查。(商务部网站)

干法纺聚酰亚胺纤维关键技术获奖

据报道,近日,2015年香港桑麻基金会颁奖典礼在浙江理工大学举行,东华大学材料学院的“干法纺聚酰亚胺纤维工程化关键技术及成套设备研发”获得2015年香港桑麻基金会纺织科技奖特等奖。

该成果形成了具有自主知识产权的聚酰亚胺纤维制备路线,并建成了 1 000t/a生产线;使用该技术制作成的聚酰亚胺纤维袋式除尘器,不仅能高效帮助烟囱、炉窑等高温除尘,还以其纤维纺丝制备方法及生产设备的创新,打破了国外对聚酰亚胺纤维的垄断和封锁,有助于推动我国高性能纤维行业升级。

东华大学材料学院科研团队通过在纤维纺丝加工过程中加入共聚单体的方法,解决了纺丝化学结构稳定性的难题,并成功将该技术产业化。应用该技术建设的全球首套干法聚酰亚胺纤维1000t/a生产线已经建成投产。由此,不仅攻克了该类纤维生产线工艺集成、设备成套及其高效匹配关键技术,还助力中材科技股份有限公司、上海博格工业用布有限公司等多家企业,为烟囱、炉窑除尘减霾、节能减排作出了贡献。

工业生产中会有大量高温废气粉尘从烟囱、炉窑中排出。将聚酰亚胺纤维制成的袋式除尘器套在烟囱上,不仅可以有效捕尘、除尘,还耐得住高温、高湿和高腐蚀性气体长年累月的“烟熏火燎”。在高温除尘领域,聚酰亚胺纤维制成的袋式除尘器具有除尘效率高、工况适应广、不会造成二次污染等优点,在国内外的应用越来越广,目前约80%的除尘设备都应用了聚酰亚胺纤维。

聚酰亚胺纤维织物,不仅具有优良的捕尘、除尘性能,还具有优异且稳定的耐高温性能,可在高温、高湿和高腐蚀性气体等极其恶劣的环境条件下长期使用,在高温除尘、特种防护、航空航天器与火箭的轻质电缆护套,以及大口径展开式卫星天线张力索、空间飞行器囊体材料的增强编织材料和防护服装等领域大有用武之地。但受技术局限,该纤维在国内一直没能规模化、产业化生产。(中国化工报)

中南大学超级节能气凝胶玻璃量产 填补国内空白

据报道,中南大学以卢斌博士为核心的团队,经过10多年研究,突破并掌握了高端透明气凝胶技术,研制出“新型透明气凝胶材料”。这种由中南大学研制的新型超级节能气凝胶玻璃近日在我国首次实现量产,填补了我国在气凝胶研发应用领域的一项空白。

质量仅为水的1/10、超级保温绝热、防火防爆、隔音降噪……这种由中南大学研制的新型超级节能气凝胶玻璃近日在我国首次实现量产,填补了我国在气凝胶研发应用领域的一项空白。

气凝胶是世界上已知的最轻的固体材料,因其具有极低的导热系数,坚固耐用,耐高温、防爆等特点,在航空航天、国防军工、绿色建筑、新能源、环境治理、太阳能热利用等领域有着广阔的应用前景。美国、德国、法国、日本等工业先进的国家均投入巨资进行研发。

据介绍,到目前为止,世界上也仅有少数国家拥有高端透明气凝胶核心技术,并在航空航天、核技术、军工等领域得到应用,而民用领域应用还在起步阶段。就产业化而言,国内外气凝胶制造商已大量生产出低端气凝胶产品,但高端气凝胶产品目前仅美国、瑞典等少数国家能够生产,且尚未实现产业化。

在我国,中南大学以卢斌博士为核心的团队,经过10多年研究,突破并掌握了高端透明气凝胶技术,研制出“新型透明气凝胶材料”。卢斌介绍,经过2年的科技成果产业化孵化,研发团队解决了从生产工艺到设备的大量工程化问题,生产效率与成品率问题,成功开发出了第一代气凝胶节能玻璃。目前,这条气凝胶超节能玻璃高端规模化气凝胶生产线正式启动,将推动绿色节能建筑在民用领域中的应用。

住房和城乡建设部科技与产业化发展中心副总工程师、教授级高工屈宏乐介绍,开发建成的气凝胶玻璃生产线可以生产大尺度高透明性气凝胶玻璃以及半透明性气凝胶玻璃,为建筑透明围护结构提供时尚、美观、节能、经济、适用的新型材料,其生产线整体处于国际领先水平,缩小甚至拉平了我国与美国等少数几个发达国家在这一领域的差距。(新华网)

独山子石化稀土顺丁橡胶开发结硕果

据报道,近由独山子石化公司开发的年1.5万t稀土顺丁橡胶工业化试验项目日顺利通过中国石油科技管理部组织的专家验收。

独山子石化稀土顺丁橡胶工业化生产项目以新疆丰富的丁二烯资源为原料,采用中国石油与中国科学院长春应用化学研究所共同开发的具有独立自主知识产权的稀土顺丁橡胶技术。针对工业化生产中搅拌困难、凝聚负荷大、连续化稳定生产难等问题,独山子石化通过对现有年3万t镍系顺丁橡胶装置工艺和催化剂体系改造,优化催化剂配方、改进聚合、凝聚搅拌方式,形成了年1.5万t稀土顺丁橡胶连续稳定生产能力,实现了稀土顺丁橡胶与镍系顺丁橡胶在同一套装置生产,对我国绿色轮胎升级换代具有促进作用。

项目验收会议由中国石油科技管理部组织,邀请了来自中国石油咨询中心、石油化工研究院以及北京化工大学、青岛科技大学等科研院所、高校的行业专家组成评审组。(中国石油报)

废聚苯乙烯化身钻井护壁材料

据报道,中原石油工程公司钻井工程技术研究院近日以废聚苯乙烯(PS)泡沫等为主要原料,创新研发出仿沥青封堵护壁剂FPS。

“FPS是我们研制的微裂缝封堵用乳胶护壁材料。该材料以废聚苯乙烯泡沫塑料为主要原料,性能优于目前最常用的改性沥青类材料。”该院博士后李晓岚说。

FPS外观为白色胶乳,无荧光,粒径在0.1~10μm,0℃以上就能使用,抗温可达200℃,所形成的隔离膜致密性强、韧性大,能有效减缓钻井液滤液对井壁的浸入。目前该院已生产FPS产品70余吨,在东北以及川西地区的油井成功应用。

近年来,随着非常规油气藏勘探开发步伐进一步加快,钻遇泥页岩地层的比例逐渐加大,尤其是硬脆性泥页岩地层,层理发育存在微裂缝,极易垮塌。为保证钻井作业顺利,必须在钻井液中加入封堵材料,使其在近井壁地带形成隔离膜,阻止钻井液滤液进入地层的微裂缝中,保证井壁稳定。

目前国外对硬脆性泥页岩微裂缝地层的封堵开展了胶乳水基钻井液、纳米二氧化硅钻井液等含封堵剂的高性能水基钻井液研究,但还未进行推广应用。在国内,改性沥青具有在一定温度下软化变形、封堵微裂缝的能力,但由于其从石油中提炼,荧光性强,影响录井作业的准确性,使用范围受限。另外,该材料只有在与地层温度相匹配的条件下才能充分发挥作用,特别是井下温度高于150℃时,难以满足现场需要。

2014年,中原石油工程公司对微裂缝封堵护壁固壁技术进行立项,钻井工程技术研究院力求在废物利用上找到突破口。通过数次实验,研究人员从10余种废料中筛选出以聚苯乙烯为主要成分的一次性饭盒、泡沫等作为主要原料。此后,研究人员又找到了不挥发且可溶的酯类单体和小部分亲水单体,通过乳液聚合,最终研制出了FPS。与使用苯乙烯单体相比,该材料既环保,又可降低产品成本15%左右。(中国化工报)

国内单线产能最大耐火纤维针刺毯生产线投产

据报道,11月22日,由中冶華天研制的神龙防腐保温工程集团年产6 000t硅酸铝耐火纤维双面针刺制毯自动化生产线举行投产仪式,标志单线产能全国最大的针刺制毯生产线正式投产。

该针刺制毯生产线位于湖北赤壁经济开发区,由中冶华天自主研发设计及提供核心技术装备,在国内乃至国际上都处于技术领先水平。该生产线采用煤矸石熟料为原材料,可生产出耐火、保温、隔热效果良好的新型保温材料,有效地解决了煤矸石堆放所带来的环境问题,变废为宝,填补了国内此类产品空白。

硅酸铝针刺毯是一种以硅酸铝为原料,采用电阻炉工艺,其特点是无炉衬、水冷壁、自熔性、连熔连甩成纤、长纤维双面对刺、高温热压定型的一种保温耐火材料,具有延伸性好、抗震性强、质量轻、隔热性佳、在1430℃高温下不变形的优点,常被用在发电、化工、水泥、冶金、建筑、电子、航空航天等行业的保温节能领域。(中国冶金科工集团有限公司)

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