生物基工程彈性體的設計、製備及套用基礎研究

《生物基工程彈性體的設計、製備及套用基礎研究》是依託北京化工大學，由張立群擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：生物基工程彈性體的設計、製備及套用基礎研究
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：張立群

項目摘要

在能源、資源與環境都受到嚴重挑戰的今天,充分利用可再生資源、減少對石油等不可再生資源的依賴是當今全球急需要重視的問題。項目組第一次在國際上提出了生物基工程彈性體（Biobased Engineering Elastomer，BEE）的概念與明確的內涵，對橡膠工業的可持續發展具有重要的意義。基於前期工作，本項目選用不依賴化石資源的大宗的生物基單體癸二酸、丙二醇、丁二醇、丁二酸、衣康酸等，通過縮合聚合和乳液聚合等方法合成新型生物基工程彈性體，結合彈性體套用所必須的納米顆粒增強以及化學交聯，力圖製備出兩種高綜合力學性能、高環境穩定性、低成本、並與傳統橡膠加工工藝相容的工程型彈性體材料。研究分子設計、聚合反應過程和條件、納米複合、化學交聯、加工條件等對新型生物基工程彈性體及其複合材料的結構、加工性能、物理機械性能的影響，探討新材料在輪胎、密封等上的潛在套用，為新一代彈性體材料的誕生和工業化提供依據

結題摘要

自本項目獲得資助以來，按照項目計畫書執行研究，開展了包括聚酯類生物基工程彈性體，衣康酸生物基工程彈性體，大豆油生物基工程彈性體，生物基聚醯胺，生物基蒲公英橡膠五個種類的生物基工程彈性體的設計、製備與性能研究。在聚酯類生物基工程彈性體研究中，首次製備出了耐油、耐寒、高強度的新型聚酯彈性體材料，達到了工程套用彈性體材料的性能要求，而且還開發了聚酯生物基工程彈性體的多種套用，如採用聚酯彈性體增韌聚乳酸，聚酯/聚乳酸基熱塑性硫化膠研究，聚酯基形狀記憶材料研究，聚酯基電致伸縮彈性體研究等，這些研究顯著拓展了聚酯生物基工程彈性體的套用領域，為今後聚酯生物基工程彈性體的工業化和市場推廣奠定了基礎。在此基礎上，設計和製備了百噸級聚酯類生物基工程彈性體的中試生產線，目前，該生產線正處於調試和試生產階段。在衣康酸生物基工程彈性體的研究中，首次通過衣康酸酯與異戊二烯的乳液共聚合製備出了高分子量，低玻璃化轉變溫度，高力學強度的聚（衣康酸酯/異戊二烯）型彈性體材料（命名為康戊膠）。該研究製備了一系列不同側基長度的康戊膠，能夠滿足不同的套用需求。採用乳液共沉技術將蒙脫土和累托石與康戊膠進行複合，顯著提高了康戊膠的氣密性。同時，詳細分析了康戊膠作為輪胎胎面用橡膠的可行性。設計和定製了10L規模的衣康酸生物基工程彈性體的聚合裝置，在實驗室階段達到了2kg/批次的生產規模，滿足了製備衣康酸生物基工程彈性體輪胎的製備條件。目前，樣胎的製備和測試正在進行當中，該研究有望在國際上率先製備出可商業化的生物基工程彈性體輪胎。為了拓展生物基工程彈性體的種類，在進行聚酯類生物基工程彈性體和衣康酸生物基工程彈性體的研究的過程中，開展了大豆油生物基工程彈性體和生物基聚醯胺的研究。在合成生物基工程彈性體的研究之外，嘗試了採用雜交和基因重組等方法，篩選和培育出了含膠量較高的俄羅斯蒲公英橡膠草新品種，改善了提取工藝，為蒲公英橡膠的工業化進行了有益探索。在執行項目的4年中，發表SCI收錄文章47篇，申請專利11項，其中8項已授權。