科创中国

本项目属有机高分子材料学科的塑料、橡胶和纤维学科领域。我国聚氯乙烯(PVC)2012年产量为1300余万吨,是化学建材用量最大的一类高分子材料,其最大难点是热稳定性和加工塑化性差,传统方法很难解决其塑化与相容性矛盾问题,其综合性能难以得到有效提高。本项目创造性地从调控PVC颗粒形态结构入手,通过力化学方法实现了PVC自增塑;把PVC材料设计成发泡层和非发泡层的交替层状结构,通过交替层状结构对声波的多级反射和吸收作用制得了高隔音降噪轻质PVC材料。主要技术创新点：1.率先应用力化学方法改变了聚氯乙烯分子结构和聚集态结构,成功制备了常规化学方法难以合成的具有自增塑功能的特殊结构PVC,取代了传统增塑剂,大幅度降低了PVC的加工难度,实现了PVC自增塑;利用力化学反应引入了环保稳定化、阻燃抑烟、抗紫外和增韧的分子链段,制备了多功能自增塑改性剂。该改性剂提高了聚氯乙烯制品的力学性能、阻燃抑烟性能、热稳定性和耐化学腐蚀性,大大降低了成本和常规增塑剂生产和使用过程中带来的污染和毒性。该技术在国际上尚无先例,在国际上率先实现了高分子力化学技术的产业化。2. 创造性地设计了PVC发泡层和非发泡层交替结构的新材料。通过层叠复合技术把PVC材料设计成发泡层和非发泡层层状复合结构,利用层状结构对噪声的多级反射与吸收作用,制备了高隔声低密度PVC复合材料,生产的交替层叠复合PVC隔声降噪材料与现有隔声材料相比,平均隔声量提高了67%,最低隔声量提高了56%;与非层状非发泡材料相比,产品的密度降低了7%,平均隔声量提高了28%,最低隔声量提高了40%。为解决高隔声量与高密度的矛盾问题,为难于消除的低频噪声问题提供了新材料,有效提高了传统PVC材料的附加值。3. 针对力化学振磨过程中自身生热易导致PVC黄变和塑化结块的难题,采用夹套冷却与低沸点介质气化与冷凝带出内部热量的组合方式,解决了PVC力化学反应工业装置不易散热的技术难题,采用桶体与搅拌轴相向运转的方式明显提高了剪切和研磨撕裂效率,采用耐磨嵌块的方式提高了工业装备的耐磨性及其使用寿命,并降低了制造成本,从而解决了PVC力化学自增塑产业化的关键技术问题,在国际上首次自主设计建成了年产5000余吨的PVC力化学反应系统装置。4. 通过模拟层叠复合过程PVC熔体的流动,合理分配其流动阻力,解决了PVC熔体在宽幅(650～1200mm)交替层叠过程中PVC熔体不稳定流动和层叠厚度的不均匀的技术难题,在国际上首次自主设计建成了100万平米/年的PVC交替发泡层状轻质隔声降噪复合材料产业化装备,实现了PVC交替发泡层状轻质隔声降噪复合材料的产业化。本成果获得17项国家专利,其中发明专利11项。发表学术论文50余篇,SCI收录21篇。据不完全统计,近三年应用本成果已生产销售PVC多功能改性剂8000余吨、化学建材77万吨、隔声材料3060平方米,新增产值76多亿元,实现利税6.7亿元,成果应用产生了很大的经济和社会效益。成果通过教育部于本年8月7日组织的专家鉴定,鉴定结论：整体技术具有原创性,达到国际领先水平。