一、项目名称
性能可控的新型聚氨酯弹性体制备关键技术与产业化
二、提名单位意见
我单位认真审阅了项目推荐书及其附件材料,确认真实有效,相关栏目符合填写要求。
按照要求,我单位进行了公示,确认项目完成人、完成单位及排名顺序无异议。
项目针对目前聚氨酯弹性材料的应用缺点,由山东一诺威聚氨酯股份有限公司与青岛科技大学联合开发并制得系列新型聚氨酯弹性体,产品性能可调控、可定制化生产。本项目的主要技术特点包括:从聚氨酯弹性体的软段结构设计出发,通过采用复合型新型高效催化剂和脱单工艺与设备优化,开发出分子量可控、分布窄的聚醚酯多元醇制备技术,丰富了软段多元醇的种类;通过不同分子量多元醇和异氰酸酯优化组合,开发了一种性能可控的新型聚氨酯弹性体制备技术;通过引入反应型有机硅类化合物和改性碳纳米管等功能化助剂,制得了系列功能化新型聚氨酯弹性体。同时,该项目生产设施配套齐全,质保体系健全,生产过程符合环保要求,具有显著的社会效益和经济效益,实现产品的批量生产,且经检测,产品的综合性能指标达到国内外同类产品先进水平。目前该项目已获得授权技术发明专利10项,其中授权国际发明专利2项,发表科技论文10篇。
该项目近三年来产品实现累计销售收入21.2亿元,利税3.2亿元。产品应用广泛,市场认可度高,2018年入选国家工信部公布“第三批单项冠军企业和单项冠军产品”名单。
建议推荐申报山东省科技进步二等奖。
三、项目简介
本项目由山东一诺威聚氨酯股份有限公司与青岛科技大学合作开发。
本项目针对现有聚氨酯弹性体在应用中存在的缺陷,通过分子结构设计和工艺技术创新,开发了一套安全环保和性能可控的新型聚氨酯弹性体制备关键技术,并实现了10万吨/年的规模化生产。该项目填补了国内多项技术空白,综合技术达到了国际先进水平。该工艺与技术有如下创新点:
从结构设计出发,以低分子量的聚醚多元醇替代小分子二元醇与己二酸反应,优选新型高效的复合型催化剂,通过先进的醇酸缩合工艺,将聚醚链段结构引入聚酯多元醇的主链中,合成全新的聚醚酯多元醇;同时通过对聚醚酯多元醇的结构组成进行有效调控,实现了系列分子量(Mn范围为600~4000)聚醚酯多元醇的产业化,填补了国内空白。
对聚醚酯多元醇和异氰酸酯反应过程进行靶向控制,合成分子量多峰分布的聚氨酯预聚体,由其制备的聚氨酯弹性体的回弹及耐磨性能优于分子量单峰分布。通过优选不同种类聚醚酯多元醇和异氰酸酯反应,合成系列多峰分布的聚氨酯预聚体,制备了性能可控的新型聚氨酯弹性体,该技术达到国际先进水平。
通过在原位合成过程引入反应型有机硅,聚氨酯弹性体的DIN磨耗由45mm3降至25mm3,达到同类产品国际领先水平;利用含氟碘化物对单壁碳纳米管进行改性,促进了其在聚氨酯弹性体中的有效分散,材料的表面电阻由1013欧姆下降到107-108欧姆,赋予了产品具有优异的抗静电性能;改性碳纳米管与环保无卤阻燃剂复配使用,材料阻燃性能得到显著提升,阻燃等级达到V0级。
本项目已经完成了工业化生产和市场推广,广泛应用于汽车、航空、矿山、机械等领域,在山东、河北、安徽、天津、山西等地形成了产业集群,带动了当地经济的发展。该产品已大量出口欧洲、北美等市场。在中煤集团、沙钢集团、青岛信希、天津威德、新乡均晟塑业等客户得到较好使用,给下游客户带来很好的经济效益。
目前本项目已获授权国家发明专利10件,已获授权国际发明专利2件,发表论文10篇。近三年来该项目实现销售收入21.23亿元,利税3.2亿元。产品应用广泛,市场认可度高,2018年入选国家工信部公布“第三批单项冠军企业和单项冠军产品”名单。
四、客观评价
(一)、 2019年4月9日经山东省省级科技查新机构(山东省化工信息中心)查新,结论是“经检索,除了本项目委托方方表的论文和申请的专利之外,目前国内外未见与本项目聚氨酯弹性体制备相同的文献报道。”
(二)、2018年12月15日,中国聚氨酯工业协会组织专家在淄博对山东一诺威聚氨酯股份有限公司完成的“性能可控的新型聚氨酯弹性体的制备关键技术与产业化”成果鉴定会,鉴定委员会听取了课题组所做的相关报告,审查了有关资料。经质询、讨论,形成鉴定意见如下:
1、提供的技术资料齐全完整,数据翔实可信,符合鉴定要求。
2、该项目通过采用复合型新型高效催化剂和脱单工艺与设备优化,开发了分子量可控、分布窄的聚醚酯多元醇制备技术;通过不同分子量多元醇和异氰酸酯优化组合,开发了一种性能可控的新型聚氨酯弹性体制备技术;通过引入反应型有机硅类化合物和改性碳纳米管等功能化助剂,制得了系列功能化新型聚氨酯弹性体。
3、该项目生产设施配套齐全,质保体系健全,生产过程符合环保要求,具有显著的社会效益和经济效益。经检测产品的综合性能指标达到国内外同类产品先进水平。
鉴定委员会一致认为该项目综合技术达到国际先进水平。
(三)、经山西省煤炭化工研究所检测,本项目的开发的新型聚氨酯弹性体的力学性能符合企业标准要求。
(四)、经山东理工大学分析检测中心检测,本项目开发的新型聚氨酯弹性体产品的玻璃化转变温度测试结果为-39.69℃。产品的耐低温性能优异。
(五)、经SGS通标标准技术服务有限公司检测,本项目开发的聚氨酯预聚体产品的游离TDI含量为0.15%,达到低游离标准;本项目开发的新型聚氨酯弹性体材料阻燃等级达到V0级;本项目开发的新型聚氨酯弹性体材料的表面电阻为107-108欧姆。
五、推广应用情况(本单位和三个推广应用单位经济效益之和)
本项目针对现有聚氨酯弹性体在应用中存在的缺陷,从结构设计出发,优选新型高效的复合型催化剂,通过先进的醇酸缩合工艺,将聚醚链段结构引入聚酯多元醇的主链中,合成全新的聚醚酯多元醇;同时通过对聚醚酯多元醇的结构组成进行有效调控,实现了系列分子量(Mn范围为600~4000)聚醚酯多元醇的产业化。对聚醚酯多元醇和异氰酸酯反应过程进行靶向控制,合成了性能优异的分子量多峰分布的聚氨酯预聚体。通过优选不同种类聚醚酯多元醇和异氰酸酯反应,制备了性能可控的新型聚氨酯弹性体。在原位合成过程引入反应型有机硅,提高了聚氨酯弹性体的耐磨性;利用含氟碘化物对单壁碳纳米管进行改性,赋予了产品具有优异的抗静电性能;改性碳纳米管与环保无卤阻燃剂复配使用,材料阻燃性能得到显著提升,阻燃等级达到V0级。
本项目开发了一套安全环保和性能可控的新型聚氨酯弹性体制备关键技术,已经完成了工业化生产和市场推广,广泛应用于汽车、航空、矿山、机械等领域。目前本项目技术在国内已经推广应用到3187家客户使用,在环渤海、长江三角洲、珠江三角洲等地形成了产业集群,带动了当地经济的发展。并且该产品大量出口欧洲、北美、东南亚、俄罗斯等市场。本项目生产的产品在青岛信希塑业有限公司得到广泛应用,建立了8套连续生产线,并已经生产出系列规格的产品,实现了大规模生产,年消耗量达1.5万吨,近三年实现直接经济效益13.4亿,新增利润1345.8万。本项目技术在沈阳弘业天成管道设备厂得到成功应用,近三年新增销售额2.24亿,新增利润450.5万。滨州齐建有限公司使用本项目的技术产品,近三年新增销售额为1.83亿,新增利润397.7万。在Center of RepairTechnologies Ltd.应用推广三年,新增销售额总计1.85亿,新增利润480.4万。该技术的工业化推广应用,提高了我国聚氨酯材料的国际市场竞争力,培养了一批聚氨酯弹性体方面的专业人才,具有重要的社会意义。