化工新型材料

美有机材料可构建“电子高速公路”

美国佛蒙特大学（UVM）物理学家和材料学家马达里那·福瑞斯领导的研究团队日前称，他们研究出一种新方法，能在低成本的有机材料中构建“电子高速公路”，增强太阳能电池板和柔性电子产品的导电性。这将有助寻找替代传统以硅为基础的电子元器件材料。

研究人员发表在近日出版的《自然·通讯》杂志上的论文称，鉴于让电子在有机材料中快速流动这样的基础科学问题仍未得到根本性解决，他们利用新方法，在被称为酞菁的低成本蓝色染料中建造一条“电子高速公路”，进而使电子在有机半导体中流动的速度更快、距离更远。

目前，很多柔性电子设备会依赖于有机材料的超薄涂层来获取阳光，并利用名为“激子”的激发态材料将之转化为电流。一般来讲，激子是一种流离失所的电子，它们与留在后面的孔洞绑定在一起。这些激子可以在分解产生电流之前增加扩散距离，这对于增强有机半导体的导电效率至关重要。

福瑞斯团队使用一种新型的成像技术，在酞菁薄膜的晶体边界中观察到纳米尺度上的缺陷，正是这些缺陷成为电子高速公路的障碍。福瑞斯说：“我们发现有很多‘山丘和‘坑洞需要电子去翻越或躲避。”

为了找到这些缺陷，UVM团队获得美国国家科学基金会的支持后，创建了一种桌子大小的激光扫描望远镜，它能探测酞菁晶体的分子结构，允许科学家深入了解分子排布和边界对激子运动的影响。研究团队认为，正是这些晶体边界造成了激子扩散的屏障。这种能量障碍完全能被消除，关键是要非常谨慎地用一种空心毛细管，并以类似“毛笔书写”那样的技术来控制超薄涂层，才能让激子快速而有效通过障碍。（科技日报）

世界纤维消费量正处于第3增长阶段

世界化纤产业正在经历新一轮结构性调整。与此同时，世界经济环境依然复杂，原料价格的巨幅波动，世界纺织产业链供求关系的变化以及纤维消费结构的变化，对化纤行业的未来发展提出了新的挑战，可以看到，化纤产业的生存环境正在发生深刻变化。

据FAO/ICAC发布的世界纤维消费调查，世界纤维需求量的增长主要源于发展中国家纤维需求量的增长。发展中国家的纤维人均需求量持续增长，即使在2008年经济危机期间亦是如此。专家预测，在未来的一段时间内，纤维消费量将会一直处于第3增长阶段。

据Fiber Organon及日本化纤协会统计，2013年，世界合成纤维过剩产能为1 900万t，过剩产能比例达到26.4%。预计到2020年，世界合成纤维实际需求量为7 170万t，过剩产能将达到2 170万t，产能过剩现象依旧明显，世界化纤产业需要一个从量到质的转变。但值得注意的是，2013-2014年间，产能过剩的比例已经由26%下降到23%。当经济发展到一定程度之后，化纤企业将产品变为高附加值的产品，如“技术纺织品”将极为重要。

根据Fiber Organon及日本化纤协会数据统计，在美国、日本的化纤市场上，化纤产品更多的转向高产品附加值的应用领域，非服用纤维占到了化纤应用总量的80%以上。在东亚地区，2013年，非服用化纤应用量占化纤应用总量的55%，预计到2020年，非服用领域化纤应用量将占到化纤应用总量的63%。

高附加值产品的提升将带动高性能、高功能纤维需求量的增加。据Fuji-Keizai团队提供的日本公司的纺织/化纤产品的国内外销售数据变化显示，日本高性能纤维消费额将由2012年的约420亿日元增长至2020年的约980亿日元，高功能纤维的销售额也在这一时间段内由94亿日元增长至128亿日元。（中国纺织报）

我国高效低成本光催化制氢研究取得重要进展

据报道，近期，中国科学技术大学杜平武教授课题组制备一种具有高转化率的非贵金属光催化制氢材料，表现出优越的人工制氢性能。英国皇家化学学会旗下著名国际学术期刊《能源与环境科学》，在日前出版的九月刊以封面标题的形式介绍了该成果。

传统的化石能源如石油、煤炭等，带来了地球温暖化、环境污染和能源短缺等一系列问题，而氢气作为一种高效清洁的二次能源载体，被认为是未来人类重要的清洁能源来源。通过模拟光合作用将太阳能转化为氢能，是一种理想的制氢途径。之前由于大量使用贵金屬催化剂，导致成本昂贵，不够理想的吸光材料也极大影响了制氢的效率。

在多个国家项目的支持下，杜平武教授课题组近期研究发现，将磷化亚铜、磷化钼等磷化物负载在半导体上，可以有效提升光催化产氢的效率。他们在此基础上利用溶剂热法，巧妙地将新型磷化镍助催化剂负载在硫化镉半导体纳米线上，得到了分布均匀、接触紧密的磷化镍/硫化镉复合结构。

实验数据和光谱表征证明，该复合结构能有效地促进复合材料内的快速电子转移过程，提高可见光催化制氢性能。作为一种高效、稳定、廉价的人工光合成催化剂，该成果受到英国皇家化学学会等国际学界的关注，被认为具有重要的研究价值和应用前景。（新华网）

非金属复合材料助汽车“减肥”

据报道，随着汽车油耗限值标准执行，非金属复合材料零部件由于其减重效果好和降成本明显两方面优势，逐渐成为汽车厂商轻量化的研究重点。

中国合成树脂供销协会副理事长兼秘书长郑垲介绍，整车质量每减少10kg，百千米油耗可降低0.3～0.6L，汽车轻量化是降低油耗的不二选择。相对于其他降油耗手段，高中低档汽车生产厂商都认为，非金属复合材料的应用是目前汽车降低油耗最直接的手段。通常，优化设计可减重10%～15%；合金材料的应用可减重30%～40%；非金属复合材料的应用可为汽车减重45%～55%。

目前，欧美等发达国家整车质量与过去相比轻了20%～26%。预计未来10年内，轿车平均质量还将继续减轻20%。

郑垲表示，目前汽车用非金属复合材料零件主要是尼龙、PBT、聚丙烯等材料，并使用长纤维增强、高温等手段对这些材料进行改性。且随着材料厂商、加工厂商和汽车厂商之间需求对接的增多，非金属复合材料零部件会更多更快地用于汽车生产。而且碳纤维复合材料的用量也会越来越大，生产成本也会降低，很可能成为未来非金属复合材料的发展方向。

预计到2020年，汽车平均非金属复合材料用量将可能达到500kg/辆以上，约占整车用料的1/3以上。随着新能源汽车的广泛使用，加之铝合金、镁合金的成本过高，未来汽车的车顶、车门、座椅部件、轮毂以及汽车周边结构件，甚至车身都有可能改用非金属复合材料。（中国化工报）

废轮胎变身环保型橡胶软化油

9月10日，由石家庄瑞威橡胶科技有限公司（以下简称“瑞威公司”）和河北科技大学开发的利用废轮胎胶粉生产环保型橡胶软化油技术通过了专家组的验收与鉴定。专家鉴定认为，该技术是国内首个将废轮胎胶粉生产成为环保型橡胶软化油的技术，为废轮胎回收再利用开辟了新途径。

该技术是在瑞威公司研发的橡胶微裂解催化剂的作用下，采用橡胶催化微裂解工艺，利用新型双螺杆不同功能模块的排列组合和锥形双螺杆的强制喂料功能，在280～350℃温度条件下，实现橡胶微裂解，将废轮胎胶粉转化成软化油，实现废轮胎的循环利用。目前，该技术已申请国家专利。瑞安市中意橡胶制品有限公司、广州市河宏橡胶材料有限公司等多家公司试用显示，使用废轮胎胶粉生产的橡胶软化油，比使用市面上每吨软化油节约5 000元。

在环境污染和资源短缺双重压力背景下，瑞威公司于2013年开始研发利用废轮胎胶粉生产环保型橡胶软化油技术。据介绍，瑞威公司首先研究微裂解催化剂，使其在热、力作用下实现300℃左右微裂解。2014年9月完成了小试、中试，同年10月送用户完成应用试验。经过近一年的反复实验，产品及工艺均已达到稳定。经权威检测机构检测，利用废轮胎胶粉生产的橡胶软化油，其多环芳烃（PAHs）含量为0.4ppm，远远低于欧盟标准200ppm，微裂解作用下生产的橡胶烃和炭黑的混合物质，对橡胶起到了软化和补强双重作用。

据瑞威公司总经理马瑞刚介绍，橡胶制品生产中往往需要使用软化油以改善橡胶的性能。目前使用的软化油包括芳烃油、环烷油和石蜡油。含多环芳烃的芳烃油颜色深、污染大、毒性大，随着环保要求的提高将逐步被淘汰，而不含多环芳烃的芳烃油价格昂贵。环烷油、石蜡油的污染性虽比芳烃油小，但是加工性、相容性相对较差。目前我国的橡胶资源还十分短缺，研究废旧橡胶的环保回收利用，仍然是业内长期的主要任务。

随着汽车工业的发展，废轮胎的数量连年增长。废轮胎被称为“黑色污染”，它的回收和处理技术一直都是世界级难题，落后的回收工艺不仅造成了二次污染，而且目前700℃高温高压下裂解成油和炭黑的工艺也存在很大的安全隐患。（中国化工报）

碳纤维生产废水处理瓶颈问题取得重要进展

据报道，河南能源化工集团碳纤维有限公司研发的碳纤维生产废水分质处理和资源化回用工艺投运用一年来，每年减排丙烯腈废水约1 260t，减少污水处理费用630万元以上；同时每年可回收1 200t的二甲基亚砜原料，废水中的二甲基亚砜回收率在90%以上，节约生产成本1 800万元。

新工艺同时实现了碳纤维生产废水的低成本环保处理和二甲基亚砜的资源化重复利用，解决了碳纤维企业面临的废水处理难、资源浪费大等瓶颈问题，是碳纤维生产技术领域的重要突破。

“碳纤维生产废水中含有丙烯腈和二甲基亚砜，丙烯腈属高毒污染物，不仅破坏水体生态平衡，还极易危害人体健康；二甲基亚砜则是一种常见的万能溶剂。丙烯腈本身的毒性加之二甲基亚砜的渗透性，加大了碳纤维生产废水的处理难度。此类有机废水采用生化、降解等环保处理技术时，存在处理成本高、达标排放难等诸多问题，配套污水处理技术的不完善已成为制约碳纤维规模化生产的的瓶颈问题。”公司董事长蒋元力介绍说。

今年1月，河南能化碳纤维公司针对碳纤维废水处理难题组织专业技术力量进行攻关。对国内外现有技术综合分析后他们发现，目前尚未有集安全、低成本、资源化利用为一体的有机废水综合处理工艺和技术。经过深入研究，碳纤维公司决定大胆尝试自己独创的技改方案，采用“2真空泵组+4塔”组合流程，充分利用现有设备，通过浓缩、精制等一系列工序，实现丙烯腈脱除、二甲基亚砜回收，对生产废水进行深度处理提纯回收。

“新工艺能够安全有效脱出废水中高毒物丙烯腈和难降解物二甲基亚砜，提高了废水的可生化性，大幅降低了废水的处理成本，缓解了碳纖维企业的环境排放压力，实现了经济节约与环保减排双重效益，同时还降低了生产经营成本。此外，碳纤维企业采用该工艺还可充分利用现有设备，不仅大大节省建设资金投入，更节约了建设工期。”公司总经理魏慧卿表示。（中国石油和化工网）

高效转化重油 IHCC技术首次工业试验成功

据报道，由清江石化、中石化石油化工科学研究院、中石化工程建设公司共同承担的中国石化“十条龙”科技攻关项目——多产轻质油的IHCC技术工业应用，日前完成工业试验。这是国内首个试验成功的IHCC技术，对石油化工行业应对原油重质化与劣质化，促进有限的重油资源深度和高效转化，增加轻质油品均具有重要意义。

相对于常规的催化裂化工艺技术（即FCC工艺），在采用IHCC技术后，加工石蜡基常压渣油，液化气、汽油、柴油3种高附加值产品收率增加6.32%；加工渣油加氢装置（即VRDS）的加氢重油，液化气、汽油、柴油3种高附加值产品收率增加10.04%，轻质油收率达到90.09%，圆满完成了项目攻关任务。

我国炼油企业轻质油收率与国际先进水平仍存在较大差距，最大限度地将劣质原油转化为轻质油仍是中国石化企业所面临的重大课题。催化裂化技术是将劣质重油转化为轻质油的有效技术之一。现有的渣油催化裂化技术只是重油转化能力较好，现有的催化裂解技术只是丙烯产率高，采用单一的炼油技术往往顾此失彼，难以实现烃类的碳氢分配最佳化和石油产品最大化。因此，石科院针对劣质原料油的特点，提出了多产轻质油的催化裂化蜡油选择性加氢处理工艺与选择性催化裂化工艺集成技术的构思。其主要思路是对重质原料油不再追求重油单程转化率最高，而是控制催化裂化单程转化率在合理的范围，使干气和焦炭选择性最佳，降低焦炭产率，从而降低二氧化碳的排放；未转化的催化蜡油经加氢处理后，再采取适当的催化裂化技术加工，从而使高价值产品收率最大化。（中国化工报）