佛山市功能高分子材料與精細化學品專業中心

中國科學院佛山功能高分子材料中心(佛山市功能高分子材料與精細化學品專業中心)是根據佛山市人民政府和中國科學院全面合作協定,由雙方聯合設立的功能高分子材料和精細化學品領域產業技術創新和育成機構,中心定位於公益性的功能高分子材料和精細化學品的高新技術集成、研發、培育和產業化轉移轉化平台。

針對佛山市優勢產業對功能高分子材料及精細化學品的技術需求,中心將集成中科院相關領域研究所高新技術,培育、孵化,形成可市場化的技術工藝和產品,並將產業化技術向企業轉移,同時向企業提供技術服務、支撐,解決企業在技術改造、工藝最佳化過程中的技術難題,提升企業產品的科技含量和自主研發能力。

中心主要在汽車零配件用工程塑膠、電子信息聚合物材料、資源環保高分子材料、陶瓷行業用有機助劑和粘合劑、家具行業用環保粘合劑和木器漆、塑膠加工助劑、汽車、電力行業高性能粘合劑等領域提供產業技術創新和育成服務。

基本介紹

  • 中文名:佛山市功能高分子材料與精細化學品專業中心
  • 中心法人:廖兵
  • 中心主任:胡美龍
  • 常務副主任:許凱
中心簡介,主要研發方向,中心理事會名單,組織架構,技術優勢,電子聚合物材料,高分子加工助劑,精細高分子,高分子複合材料,人才隊伍,分析測試平台,平台簡介,檢測項目,

中心簡介

主要研發方向

高性能功能材料
塗料、現代陶瓷、紡織等行業用功能精細助劑
利用可再生資源製備功能高分子材料

中心理事會名單

王琪、白致東、許凱、李昌群、呂滿庚、胡學駿、胡美龍、徐平、廖兵(按姓氏筆畫排名)

組織架構

副主任:何其偉、鄧理

技術優勢

——主要研發目標

電子聚合物材料

環氧基體樹脂和封裝材料——設計、合成新型多核芳香環氧單體和液晶環氧體系,提高環氧聚合物的耐熱性、阻燃性和介電性能,製備具有多相結構的環氧聚合物;賦予自適應功能性,為線路板和電子封裝提供高性能基體樹脂。
高折光指數矽基聚合物——引入苯環或硫元素,提高折射率,點擊化學反應控制有機矽低聚物前驅體交聯,製備納米粒子/有機矽樹脂複合材料,改善材料的折射率、導熱率、耐熱性。
電池關鍵材料——聚合物隔膜,微孔形態控制、並通過熱複合、擴展連續方法製備複合膜,製備新型含氟長側鏈的聚合物質子交換膜。提高綜合性能如離子交換容量、離子滲透率、穩定性,聚烯烴/碳複合導電材料,解決碳材料在聚烯烴體系中分散性。

高分子加工助劑

塑膠加工綠色助劑、阻燃高分子——高效成核劑和綠色、安全抗氧劑,開發其在聚烯烴塑膠的套用;研究高性能聚氯乙烯熱穩定劑,稀土熱穩定劑,聚合物綠色無鹵阻燃技術,研究無鹵、高效、低毒阻燃劑,在PC、ABS、聚烯烴等塑膠加工中的套用。

精細高分子

陶瓷助劑——特殊分散劑,降低能耗,提高生產效率,乾法粉碎工藝助劑,增塑劑,坯體增強劑,功能助劑:防滑,防污。
塗料關鍵高分子原材料——纖維素/合成高分子複合體系,可再生資源利用,可降解改性聚醯胺流變學助劑,水性丙烯酸酯/聚氨酯雜化樹脂。
膠粘劑——汽車行業用的高性能厭氧膠及丙烯酸膠、聚氨酯膠,具有良好初粘性的水性膠粘劑。
水性樹脂——研究含氟水性聚氨酯作為織物塗層劑, 逐步將含氟水性聚氨酯的套用範圍擴展到皮革塗飾、塗層印花、纖維處理。

高分子複合材料

先進樹脂及複合材料——發展苯並惡嗪樹脂,改善其加工性能和韌性,與雜化體複合製備複合材料開展聚醯亞胺熱固性樹脂的放大實驗和套用特性研究,探索其在微電子工業中的套用
化學灌漿材料——研發的改性技術能使漿材與介質表面成鍵合狀態,提高了材對介質的固結性,結合力較其他同類材料優良,提高耐老化性能。

人才隊伍

已引進研發團隊6個,研發人員16人,其中有正高級職稱12人,技術支撐5人。
六個團隊:陶瓷添加劑團隊、水性聚合物材料團隊、功能聚合物材料團隊、膜分離技術與套用團隊、精細高分子團隊、研發部團隊。
陶瓷添加劑團隊
團隊主攻方向:高分子材料,天然高分子材料,植物生物質材料化學、高聚物水基微乳液、高聚物納米複合材料研究。
專家介紹
廖兵,博士,研究員,博士生導師,高分子化學與物理專業。
龐浩, 博士,研究員,博士研究生導師。現任中國科學院纖維素化學重點實驗室副主任,中國化學學會會員。
研發成果
(1)陶瓷添加劑
以陶瓷生產中的原材料粉碎球磨環節的節能減排問題為立項切入點,合成了新型高效聚合物電解質減水劑。該減水劑產品在保證泥漿和釉料穩定性高、流動性好的前提下,可使漿料含水率減至30%(傳統減水劑一般為33-35%);在泥漿粒料球磨過程中有潤滑助磨作用,能有效縮短球磨時間,提高工效,節約能耗;該產品在使用過程中還具有投料方便,計量準確,能減輕勞動強度,可較大幅度降低生產成本的優點。該產品已經完成了160公斤級中試生產,所得產品綜合性能與市場上使用的最好的進口產品持平,其價格優勢明顯,具有很好的經濟效益和市場推廣前景。
(2)混凝土添加劑
以廢舊聚苯乙烯塑膠為原料,利用化學改性的方法,成功製備了高性能的建築用水泥減水增強劑,獲得三項國家發明專利,具有獨立的自主智慧財產權。2010年底,水泥減水劑年產值4163萬元,創造了巨大的經濟效益。該技術成果獲得2004年廣東省科技進步二等獎,“緩凝性改性廢舊聚苯乙烯複合減水劑”獲得2007年廣東省專利優秀獎。
(3)甘蔗渣液化降解及合成聚氨酯泡沫材料的研究
利用甘蔗渣等植物生物質原料進行液化反應,製備聚氨酯硬質泡沫保溫材料,用於冷庫、建築牆壁、熱水管道等的保溫澆注。同時採用獨創的發泡配方,平衡發泡過程和分子鏈增長過程,使最終產品即具有較低的密度,又具有較好的強度和隔熱性能。部分替代石油化學工業下游產品聚合多元醇,具有顯著的經濟效益和社會效益。
(4)生物質基高分子新材料技術及產品
採用植物粉(如甘蔗渣、木粉、竹粉、秸稈粉等)為主要原料,通過特有的預處理技術,製備植物粉/HDPE,植物粉/PVC兩種木塑複合材料,進而在特定的催化體系下,合成“非石油依賴型”植物多元醇,並最終將為產業化奠定基礎,同時對其他植物生物質的化學轉化及利用提供理論指導。2006年4月已經取得了“甘蔗渣/PVC、HDPE為基材的高性能木塑複合材料”150噸中試成功的成果。經省級鑑定,該成果“技術水平國內先進,技術指標國際領先”。
水性聚合物材料團隊
團隊主攻方向:水性聚合物材料、智慧型高分子材料、液晶高分子材料、電子信息聚合物材料
專家介紹
呂滿庚,博士,研究員,博士生導師。
梁利岩,博士,副研究員,碩士生導師。
研發成果
(1)水性聚合物材料:
研製開發出了一種新型的水性環保封閉型多異氰酸酯固化劑,其套用已能達到國家制定的環保類行業套用的要求標準。創新之處在於通過將異氰酸酯基封閉,降低其活性,游離的異氰酸酯基含量低於0.05%;製備的產品能在常溫下長期存放,使用時通過升溫快速解封達到固化交聯的作用。在生產和使用的過程中無揮發,無污染,簡便易用,改善了工作環境。
現已將該產品套用到了水性塗料、聚氨酯產品以及可降解將聚合物材料的增強固化改性。項目產品的研製成功將對無(低)毒類固化劑的發展起到引導作用,促進產品更新換代,提升產品在國際國內市場上的競爭力,具有良好的社會經濟效益。
(2)智慧型高分子材料:
水凝膠是一種可以吸收並保持大量水分而又不溶解於水的交聯的親水性聚合物網路。化學交聯的聚(N-異丙基丙烯醯胺)(PNIPAM)水凝膠由於側鏈中既含有親水性的氨基又含有疏水性的異丙基而成為一種典型的溫敏性智慧型水凝膠,從而因溫度的變化而顯示出一定的體積相轉變。有望在對生物藥物的控制和釋放領域得以套用。
(3)液晶高分子材料:
液晶環氧樹脂是高模量、高強度和低熱膨脹係數的液晶熱固體。高交聯密度的液晶熱固體具有飽和形狀記憶特性,形狀固定率和回復率在98%以上,可望用於大型航天構件。
在液晶環氧樹脂方面,本課題組承擔了國家自然科學基金項目(高交聯液晶環氧樹脂的形狀記憶特性研究),已結題國家和省級項目三項。在該研究方向上,本課題組已經在國內外主要期刊上發表論文二十餘篇,其中SCI收錄的有11篇,申請發明專利七項。
(4)電子信息聚合物材料:
製備了一系列的含8-羥基喹啉鋁(Alq3),8-羥基喹啉鋅(Znq2)和8-羥基喹啉鋰(Liq)的線性共聚物和交聯共聚物。其中8-羥基喹啉鋁(Alq3)單體與N-乙烯基咔唑(NVK)交聯共聚物具有優良的電致發光性能。含有不同Alq3的交聯共聚物的電流-電壓-亮度曲線如圖所示:當Alq3單體與NVK的重量比為10:1時(Copolymer10),器件的啟動電壓為9 V,亮度為223 cd/m2。
精細高分子團隊
團隊主攻方向:新型高分子加工助劑的合成與套用,超臨界介質中的高分子合成和高分子加工、結構與性能的研究
專家介紹
陳鳴才:博士、研究員,博士生導師,廣東省電子用有機聚合物材料重點實驗室主任
許凱 博士、研究員、博士生導師,兼任廣東省化工學會、塗料專業委員會委員。
研發成果
(1)高性能線路板基體樹脂
電子產品體積越來越小,升級快,對線路板的布線密度要求越來越高,這就需要不斷在“板”上進行改進,而PCB板的性能在很大的程度上取決於環氧基體樹脂的性能,圍繞市場需求,本實驗室在不同階段分別申請承擔了“高交聯液晶環氧樹脂的形狀記憶特性研究”、“新型側鏈取代液晶環氧樹脂的研究”、“有機矽和液晶環氧雙重改性塑封用高性能環氧基料的研製及產業化”、“微電子配套材料-高性能低介電聚苯並惡嗪樹脂的研製”、“電子工業用高性能含磷環氧樹脂的研製”、“有機矽磷改性環氧雜化電子塑封材料的研製”和“松香環氧樹脂的創新研製和產業化開發”等一批項目。
(2)POSS材料的合成製備
籠型倍半矽氧烷是上世紀發展起來的一類新型化合物,本課題組從事POSS的合成製備方面的工作,其能夠製備掛籠、3-D型材料、光電器件材料等,表現出獨特的性質是高強、耐熱、超低介電、空隙率高、分散易堆積官能基團等。
(3)電子和LED封裝材料
環氧樹脂既可用作PCB基體樹脂,又可用作電子和LED封裝材料。在原有研究的基礎上,本實驗室拓寬了環氧樹脂的套用範圍,解決環氧樹脂作為封裝材料時導熱性低和易老化發黃的問題,於2008年與廣州市天賜高新材料科技有限公司共同承擔了廣東省粵港關鍵領域重點突破項目以及廣州市科技攻關項目,開發出導熱係數高於1W/m k的高導熱封裝材料。
(4)廣東省電子有機聚合物材料重點實驗室
本團隊擁有廣東省電子有機聚合物材料重點實驗室,擁有一批國內外先進的儀器。
功能聚合物材料團隊
團隊主攻方向:高性能電子聚合物材料的研製,功能性氟矽聚合物材料的研製,水性樹脂包括水性聚氨酯和環氧樹脂等研製,納米插層改性聚合物複合材料的研製
專家介紹
劉偉區 男,1963年3月出生,碩士,研究員,博士生導師。
研發成果
(1)高性能聚合物電子聚合物材料:
重點開展新型有機矽改性環氧樹脂基體複合材料的研製,高性能化方法機理研究,目的研製出具有優良耐熱性、韌性和阻燃性的環氧基體樹脂,並用作電子封裝材料、印製電路覆銅板的基料。到目前為止,本項目領域已申報專利30多項,發表英文SCI文章20多篇。
(2)納米插層改性聚合物複合材料的研究
重點開展納米插層改性聚氨酯和環氧共聚體複合材料的研究,目標研製出具有高強度的聚氨酯或環氧樹脂彈性複合材料,並套用於建築結構膠、密封膠、塗料等領域。
(3)功能性氟矽聚合物材料
根據物質表面處理、塗覆等不同套用目標和性能要求,合成新型具憎水、憎油、防污等特種功能有機矽氟型聚合物,目標套用於建築防水防污劑、消泡劑、表面活性劑等其它建材助劑。
(4)水性聚氨酯和水性環氧樹脂
根據國內外對環境友好、無污染水性聚合物基料的需求,重點開展水性聚氨酯和水性環氧樹脂的研究,目標套用於水性聚氨酯木器漆,水性環氧塗料或膠粘劑等領域。
膜分離技術與套用團隊
團隊主攻方向:新型膜材料與膜過程、功能高分子材料、聚合物納米材料、有機電子聚合物材料
本團隊具有較強的高分子合成與表征的能力,還可與企業合作從事聚合物改性、塗料、膠黏劑、油墨等方面的研究與開發工作。
團隊專家介紹
胡繼文,博士,研究員,博導,高分子化學與物理專業。任中國科學院廣州化學研究所技術、學位委員會委員,廣州市電子信息聚合物行業工程技術中心副主任。
研發成果
(1)鋰離子電池隔膜
電池隔膜是鋰離子電池的核心部件,據烯烴微孔隔膜具有優良的電化學穩定性,在鋰離子電池中使用時,它一方面隔離電池的正負極,防止短路;另一方面還允許電解質離子在電池充放電過程中來回遷移通過,其性能的好壞決定了電池的界面結構和內阻,從而直接影響電池的容量、循環性能以及安全性能等。
(2)減摩抗磨及自修復功能的納米潤滑油添加劑
通過ATRP或click點擊化學反應製備具有特殊結構的彈性“核-殼”型納米添加劑,該添加劑均勻穩定地分散在基礎潤滑油中並與金屬界面具有良好浸潤效果,從而使潤滑油具有減摩抗磨和自修復雙重功效,有效降低機械工業中耗能,在節能降耗領域具有重大意義。
(3)嵌段聚合物模板法製備微納米功能材料
模板法是製備納米線、納米管、納米球等的主要手段之一,通過模板法製備的材料種類已從金屬單質擴展到合金化合物、半導體和聚合物材料等;製備了形貌可控的納米無機/有機雜化材料,可套用於增強材料、催化劑載體及燃料敏化太陽能電池電極材料等方面。
(4)聚合物自組裝製備納米功能材料
聚合物自組裝是高分子之間或高分子與小分子間或高分子與納米粒子之間通過非共價鍵的相互作用,進行自組裝而實現不同尺度上的規則結構。本項目通過嵌段共聚物在本體和溶液中的自組裝以及自組裝結構的固定化,製備形態各異的功能化納米材料(如納米微球、納米纖維、超雙疏材料等)。
研發部團隊
團隊主攻方向:建材添加劑、灌漿修復材料、功能高分子材料(如無鹵阻燃複合材料、環保高性能膠粘劑與塗料)等。
專家介紹
呂滿庚:博士,研究員,博士生導師。
史 昆:博士,副研究員,研發部項目主管。
史 珺:博士,副研究員,研發部項目主管。
研發成果:
(1)核殼結構型阻燃劑的開發與套用
結合微膠囊化概念和無鹵阻燃技術,開發核殼結構型膨脹阻燃劑。阻燃劑可直接與基體樹脂及各種加工助劑將混合,套用於通用材料(如PP、EVA等)、工程塑膠(如PA6等)、熱固性樹脂、可降解材料、所得無鹵阻燃複合材料不但具有優異的阻燃性能,且呈現良好的力學與耐候性能。
(2)YDS系列高滲透性環氧化學灌漿材料
YDS系列化灌漿材具有初始粘度低、可操作時間長、滲透性能好、力學性能優良等特點,廣泛用於水電站、大型建築軟弱地基加固、混凝土裂縫修復補強。針對目前世界上最高的拱壩——錦屏一級電站設計要求,設計開發出針對錦屏煌斑岩處理的改進型YDS—40系列化灌漿材、改進的YDS漿材較原有YDS—7型漿材具有更優異的滲透性能和更長的可操作時間,並且具有明顯提高的後期固化速度,這使得YDS—40系列漿材的養護期大為縮短,顯著提高了工程施工效率。

分析測試平台

平台簡介

中國科學院佛山功能高分子材料中心分析測試室是佛山市政府和中國科學院合作建立的中國科學院佛山功能高分子材料中心下屬唯一的分析測試機構,於2010年3月正式成立,旨在為化學和化工領域,尤其是功能高分子材料和精細化學品領域提供技術性的測試服務。
分析測試室擁有多台大型分析測試儀器和專業的測試人員,依靠中國科學院廣州化學研究所下屬分析測試中心的技術背景,遵照國家計量認證標準,現已為多個廣東省和中國科學院合作重大項目、院地合作項目提供專業的分析測試,同時面向佛山當地的科技型企業和技術部門,提供高性能材料測試等方面的技術服務。
分析測試室現擁有日立S3400N掃描電子顯微鏡、JL-1177型 雷射粒度儀、JC2000D1 表面接觸角測量儀、NDJ-8S 數顯粘度計、UV-2550 紫外分光光度計、德國耐馳TG209F3-布魯克TENSOR 27熱重-紅外聯用分析儀、SANS-CMT4104微機控制電子萬能試驗機等儀器。隨著中心的建設和合作項目的需求,分析測試室也在不斷增強測試實力。

檢測項目

1、各種材料、化工產品的熱分解溫度、失重量、熱失重過程、熱穩定性的測定以及熱分解或揮發逸出氣體的成分或結構分析;
2、有機材料的成分或結構的紅外分析;
3、依據ISO、ASTM、GB等標準規定的高分子材料的拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度、斷裂伸長率、彈性模量等力學性能的測試;
4、材料表面接觸角、表面張力、表面自由能的測定;
5、材料表面、界面等形態結構的觀察以及化學成分和晶體結構的分析;
6、高分子材料、纖維的結晶度和晶粒尺寸的測定;
7、聚合物玻璃化轉變溫度、熔點、熔化熱、結晶溫度、結晶熱、結晶動力學的測定;
8、各種物質顆粒形貌觀察、粒徑大小及分布的測定;
9、脂溶性及水溶性高分子分子量及分子量分布的測定;
10、聚合物共混物的相分析;
11、液晶的相變溫度、相變熱等的測定;
12、聚合物的介電常數、損耗因子、離子導電率等電學性能的測定;
13、高分子材料熔體的流變性能、加工性能的測定;
14、高聚物材料的燃燒性能分析,依據ISO、ASTM、GB等標準的LOI值測試;
15、軟、硬質塑膠、橡膠及硫化橡膠等高分子材料的硬度測試;
16、高聚物的密度、粘度、燃點、折光率和旋光度等的測定;
17、有機物(如藥物、農/獸藥、天然產物、食品添加劑及精細化工產品等)的定量分析;
18、聚合物殘留物質的定量分析;
19、有機陰離子(如甲酸根、乙酸根、檸檬酸根、酒石酸根等)的定性定量分析;
20、無機陰離子(如F-、Cl-、Br-、I-、NO2-、NO3-、PO43-、SO42-等)的定性定量分析;
21、建築材料、化妝品、食品、玩具、金屬材料、肥料、飼料、各種水體、固體廢棄物、土壤和沉積物、礦物及石油化工產品中的金屬元素(如Ag、Au、Ca、Cd、Cr、Cu、Hg、Al、Fe、K、Na、Mg、Pb、Pd、Pt、Zn、Ni、Sb、Li、Mo、Se、Ti、Co、As等)的定性定量分析;
22、一維氫譜、碳譜(含DEPT)、磷譜、矽譜測定,二維H-HCOSY、NOESY、H-CCOSY、HMBC等測定,核磁譜圖的檢索和解析。

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