“十一五”国家科技支撑计划重点项目“工程塑料及特种高分子材料

“十一五”国家科技支撑计划重点项目“工程塑料及特种高分子材料产业化关键技术开发”课题申请指南本项目针对我国工程塑料和特种高分子材料产业发展存在的关键技术难题，在国内已有技术和产业的基础上，集成国内力量重点对聚苯醚、聚碳酸酯等工程塑料及高性能氟橡胶、高氯化聚乙烯等产业化技术进行攻关，实现若干产业化技术突破，满足国民经济和社会发展对工程和特种高分子材料产业主要产品的迫切需求。一、指南说明项目总体目标：结合国内外工程塑料和特种高分子材料行业发展趋势及我国目前相关产业发展存在的共性关键技术难题，以解决工程化、产业化的技术需求为目标，以相关领域重大工程建设为依托，进行关键技术的研究开发，形成自主知识产权，并建成示范装置。通过项目的实施，提升我国工程塑料和特种高分子材料产业主要产品的性能和工程化技术水平，改善产品结构，达到发达国家先进水平。本项目拟设置7个课题：课题一：万吨级聚苯醚工业化技术开发及产业化课题二：万吨级界面缩聚法聚碳酸酯成套技术开发及产业化课题三：纤维级聚苯硫醚树脂及纺长丝产业化关键技术开发课题四：工程塑料高性能化制备关键技术的研究与开发课题五：高性能特种氟橡胶产业化技术开发课题六：高性能橡胶型氯化聚乙烯绿色制造关键技术与应用研究课题七：喷涂聚脲弹性体技术产业化及工程应用1现公开发布本项目7个课题的申请指南。二、指南内容课题一、万吨级聚苯醚工业化技术开发及产业化1.研究目标通过对聚苯醚树脂(PPE)合成、洗涤、干燥及相关技术的研究，优化工艺技术方案，提高产品质量和性能，降低原料消耗，减少环境污染和废物排放。形成拥有自主知识产权的万吨级成套工艺软件包并建成10,000t/a工业化生产示范装置，生产技术和产品质量达到国际先进水平。2.研究内容(1)新型高效催化剂的研究；(2)优化工艺，提高分子量均匀性、产品收率和催化剂回收率的研究；(3)研究有效降低洗涤过程中洗液用量、溶剂回收后残留低聚物的利用技术；(4)官能化系列产品的研究开发。3.考核指标(1)完成万吨级成套工艺软件包开发，建成10,000t/a工业化生产示范装置；(2)主要技术和产品指标:铜含量＜10ppm,氮含量＜30ppm,氯含量＜200ppm,特性黏度IV38-55,介电系数2.6－2.8，产品收率＞95%,洗液用量＜28m3/h,催化剂回收率＞70%;(3)开发出3种以上改进PPE性能的官能化产品；(4)申请发明专利5件以上。4.课题经费拟支持国拨经费850万元。5.实施年限3年2课题二、万吨级界面缩聚法聚碳酸酯成套技术开发及产业化1.研究目标通过对界面缩聚法聚碳酸酯（PC）工艺技术的开发，突破万吨级PC工程化关键技术，形成具有自主知识产权的万吨级成套技术工艺包并建成10,000t/a生产装置，填补国产界面缩聚法聚碳酸酯产品生产的空白，产品质量达到国际先进水平。2.研究内容(1)聚合催化剂研究；聚合反应器结构及反应效率研究；(2)双酚A钠盐抗氧化技术研究；洗涤工艺流程优化技术研究；脱溶工艺参数、干燥工艺设备和技术参数优化；(3)双酚A回收技术研究；产品分子量调控和降低四氯化碳含量方法的研究；(4)万吨级PC工程化技术开发。3.考核指标(1)完成万吨级PC成套工艺包开发，建成10,000t/a生产装置并通过72小时连续生产考核，形成稳定的生产能力；(2)产品体积熔融指数11～13cm3/10min（300℃），光线透过率76～89%，拉伸强度59～65MPa，缺口冲击强度72～80KJ/m2，弯曲强度81～90MPa，弯曲弹性模量2070～2300MPa;(3)产品分子量15000～32000(可调)，目标分子量分布率≥70%；(4)产品合成一次合格率≥95%；双酚A回收率≥99.9%;四氯化碳含量≤10ppm(wt)；(5)申请发明专利5件以上。4.课题经费拟支持国拨经费650万元。5.实施年限3年。3课题三、纤维级聚苯硫醚树脂及纺长丝产业化关键技术开发1.研究目标通过对高线性纤维级聚苯硫醚（PPS）树脂合成、纯化及纺丝技术的研究，突破纤维级PPS树脂稳定生产、纤维连续纺丝的关键技术；建成具有国内领先水平的2,000t/a纤维级PPS树脂生产线和300t/aPPS复合长丝装置，获得万吨级高线性纤维级PPS树脂和千吨级PPS纺丝工艺包。2.研究内容(1)研究高线性纤维级PPS树脂合成和纯化关键技术；(2)优化纤维级PPS树脂产业化工艺流程，实现生产的短流程、低能耗、低物耗；(3)研究PPS树脂合成副产物（苯硫醚齐聚物）的回收利用；(4)研究不同批次树脂的流变性能及可纺性能，获得流变性及可纺性最佳的PPS树脂的合成技术；(5)研究PPS纤维结构与性能；(6)研究工业化PPS复合长丝工艺技术及装备；(7)开发PPS纤维在相关领域的应用。3.考核指标(1)纤维级PPS树脂的分子量50,000±5,000,分子量分布指数≤2.0；挥发分≤0.25%；熔融指数150～200g/10min（316℃）；KW值500ml、△P（MPa）增加值≤0.015；(2)建成2,000t/a纤维级PPS树脂生产线，并形成万吨级生产线的工艺包；(3)纤维级PPS树脂合成一次合格率达到95%以上；(4)PPS纤维断裂强度≥3.5cN/dt；伸长率20±5%；(5)建成300t/aPPS复合长丝装置，通过连续生产72小时考核；并形成千吨级长丝及短丝生产线的工艺包；4(6)完成PPS纤维在环保领域的应用报告；(7)申请发明专利4件以上。4.课题经费拟支持国拨经费550万元。5.实施年限3年课题四、工程塑料高性能化制备关键技术的研究与开发1.研究目标通过对国产工程塑料的高性能化改性技术及相关理论的研究，突破其高性能化过程中的共性关键技术难题；研究开发专门用于国产工程塑料高性能改性的专用装备及相关组件，开发出基于国产工程塑料原料并具有市场需求量大、进口依赖度高的高性能改性系列产品；形成具有自主知识产权的规模化生产技术及工程示范装置。2.研究内容(1)完成对聚碳酸酯、聚苯醚和聚甲醛三种国产工程塑料的全面考察和评价；定量分析各类工程塑料合金化过程中的相界面特性与其性能间的相关性，获得工程塑料高性能化制备的技术依据。(2)开展基于力场控制和化学流变学原理的工艺设计和微观结构控制的研究，解决加工成型过程中材料的形态控制和性能保持的关键技术问题。(3)开发针对特定国产工程塑料合金体系的新型混炼方法和装备，实现国产工程塑料多相体系在加工过程中热历程和应力历程的可控，解决工程塑料高性能化技术的放大及加工装备系列化设计的共性问题。(4)研究国产工程塑料高性能化改性技术及相关理论，开发系列化的改性工程塑料产品，实现高效节能的工程化制备。3.考核指标(1)完成聚碳酸酯、聚苯醚和聚甲醛三种国产工程塑料原料结构5与性能相关性评价报告，和高性能工程塑料合金体系相界面特性与性能相关性评价报告。(2)开发完成1套针对工程塑料高性能化加工过程中的动态性能研究的综合检测分析系统。(3)设计制造出专门针对国产工程塑料高性能化制备的拉伸、分散混合、分布混合三类关键加工组件；其中拉伸组件累积最大拉伸速率分布≥60%；高强度分散混合组件加权平均剪切应力≥35000Pa；高强度分布混合组件回流系数≥1.5。(4)建成工程塑料高性能化加工改性和成型一体化、超临界流体辅助工程塑料成型加工、高性能工程塑料精密挤出成型（流量均匀性≤±1%，挤出压力波动≤±0.1MPa）、高性能工程塑料精密注塑成型（制品重量重复精度≤±1%，塑化系统熔体轴向温差≤±1.5℃）等4条高效节能的精密加工成型示范装置。(5)开发10种以上高性能国产工程塑料改性产品，建成3,000t/a的高性能聚碳酸酯、2,000t/a的高性能聚苯醚、1,000t/a的高性能聚甲醛、1,000t/a的高性能尼龙6专用料生产示范线各一条；改性专用料的技术指标分别达到：聚碳酸酯体系:①高韧性高透明专用料（Charpy缺口冲击强度≥68kJ/m2，透光率≥85%）;②阻燃薄膜专用料（阻燃性FV0级，Charpy缺口冲击强度≥40kJ/m2，拉伸强度≥55MPa,介电强度≥30kV/mm）；聚甲醛体系:①高韧性专用料（Izod缺口冲击强度≥102J/m，拉伸强度≥50MPa），②高润滑性耐磨专用料（静摩擦系数0.10～0.15）;③阻燃专用料（有卤体系阻燃性FV0级，无卤体系阻燃性FV1级）；聚苯醚体系:①高流动无卤阻燃专用料（阻燃性FV0级，Izod缺口冲击强度≥105J/m，拉伸强度≥45MPa）;②电气及汽车专用耐热抗蠕变无卤阻燃专用料（阻燃性FV0级，热形变温度≥165℃），6③高韧性专用料（Charpy缺口冲击强度≥65kJ/m2，拉伸强度≥50MPa）；尼龙6体系:①高流动低温超韧专用料（Charpy缺口冲击强度≥100kJ/m2，拉伸强度≥45MPa），②高CTI（相对起痕指数）阻燃增强专用料（CTI值500～600V，960℃灼热丝阻燃性≤12秒，Charpy缺口冲击强度≥6.5kJ/m2，拉伸强度≥80MPa）。(6)申请发明专利5件以上。4.课题经费拟支持国拨经费700万元。5.实施年限3年课题五、高性能特种氟橡胶产业化技术开发1.研究目标完成全氟甲基乙烯基醚工程化技术开发，为高性能特种氟橡胶的开发提供改性单体；针对氟橡胶行业存在的全氟辛酸及其盐（PFOA）危机，制备适用于氟橡胶聚合反应的非全氟辛酸类含氟表面活性剂，并开发其应用于氟橡胶聚合的新工艺；在此基础上开发出耐低温特种氟橡胶、高氟含量耐含醇燃料氟橡胶等，形成600t/a生产规模。2.研究内容(1)全氟甲基乙烯基醚工程化技术研究；(2)全氟辛酸及其盐（PFOA）替代品开发，及采用该替代品的氟橡胶聚合新工艺研究；(3)耐低温特种氟橡胶开发及应用研究；(4)高氟含量耐含醇燃料特种氟橡胶开发及应用研究。3.考核指标(1)全氟甲基乙烯基醚：纯度≥99.5％；形成20t/a生产能力；(2)全氟辛酸及其盐（PFOA）替代品：酸值65-70mgKOH/g；过氧化值≤0.05％；含氢量≤5%；在氟橡胶聚合中等量替代PFOA；7(3)耐低温特种氟橡胶：门尼粘度20～120（ML1+10;121℃）；TR10≤-20～-29℃（不同应用领域）；抗张强度≥15.0MPa；伸长率≥200%；(4)高氟含量耐含醇燃料特种氟橡胶：密度1.86±0.02g/cm3;氟含量69.0-71.0%；抗张强度≥15.0MPa；伸长率≥200%；门尼粘度30～90（ML1+10;121℃）；耐甲醇性（23℃,70h,体积膨胀率变化）≤8％；(5)形成耐低温特种氟橡胶200t/a、高氟含量耐含醇燃料特种氟橡胶400t/a生产能力；(6)申请发明专利8件以上。4.课题经费拟支持国拨经费900万元。5.实施年限3年课题六、高性能橡胶型氯化聚乙烯绿色制造关键技术与应用研究1.研究目标针对目前水相悬浮法氯化聚乙烯(CPE)生产技术存在的问题，开发具有自主知识产权的盐酸相悬浮法氯化聚乙烯绿色制备关键技术、大型化装备及工艺软件包、高性能新牌号橡胶型氯化聚乙烯(CM)，并进行替代氯丁橡胶等合成橡胶的应用技术研究，建设以60m3反应釜为核心的60,000t/aCPE生产示范线和30,000t/aCM混炼胶生产线。2.研究内容(1)开发盐酸相悬浮法氯化工艺新反应体系；研究盐酸相悬浮法氯化新工艺技术，建立60m3搪瓷氯化反应釜反应过程中的数学模型，优化设备和工艺参数；(2)关键设备60m3搪瓷反应釜的设计开发；设计可灵活分拆、维修与安装的双层三叶后掠分体式搅拌器，解决反应釜换热和颗粒形态控制等难题；研究搪瓷反应釜的腐蚀防护技术；(3)与反应釜相配套的平板过滤机、离心机、干燥器等的设计开8发；设计具有盐酸分离、物料洗涤一步完成功能的平板过滤机和高真空度哈氏合金真空泵，提高盐酸分离能力和回收率；设计新型大型化干燥器，缩短干燥时间，提高干燥效果；(4)CPE制备过程中废水的污染控制和循环利用技术研究；研究盐酸回收技术，减少废水产生；研究废水循环利用工艺，使水资源得到二次利用，