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纤维素基多元合金可降解材料制备技术
科技成果综合评价报告详情
科技成果综合评价报告
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成果名称
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所属单位
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联系人
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联系电话
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成果简介
中国林业科学研究院林产化学工业研究所开展了木质纤维素复合与加工技术的研究,采用流延干燥或熔融塑炼的方法,以环保型增塑剂改善纤维素材料的远程结构,建立高效的纤维素基高分子材料成膜加工体系。对醋酸丙酸纤维素(CAP)与聚己内酯的共混挤出进行了研究,聚己内酯能较好地改善粒子韧性。以木粉替代部分或全部微晶纤维素、与聚己内酯熔融混炼挤出,制备了纤维素基三元复合全降解塑料粒子。在微晶纤维素比例为40%的挤出物中,可将聚己内酯的拉伸模量由400MPa左右提升至1200MPa,性能提高三倍,而同时其拉伸强度仅仅损失了25%。这一改性思路对于提高聚己内酯全降解制品的尺寸稳定性、抗蠕变性具有重要意义。选择新型环保型增塑剂与纤维素酯的不同配比进行共混实验,优选可降解合成高分子的最佳配比进行双螺杆挤出实验,确定双螺杆挤出工艺以获得塑化性能较好的纤维素合金粒子,探索挤出工艺对纤维素等材料塑化性能的影响,比较增塑剂的种类、用量对聚合物相容性、机械性能的影响, 对合金粒子的分子量分布与微观形貌进行分析和表征。借助超声波活化与处理技术,比较不同的工艺条件对均相酯化产物取代度DS及产物收率(质量收率、摩尔收率)的影响,比较催化剂种类及用量对酯化时间、产物取代度DS以及产物收率的影响,确立优化的微波辐射工艺,从材料的热效应、微观形貌以及主链结构等不同方面对酯化产物进行表征和佐证。将纤维素长链酯与聚己内酯复配增韧,并揭示其性能与结构的关系。多元合金降解材料造粒和吹膜等加工工艺及参数研究,使多元合金降解材料性能达到,可降解成分≥75%;拉伸强度≥20MPa;伸长率≥20%;熔融温度低于180℃。通过木质纤维素改性和杂化技术,开发新型可降解高分子材料,也可以有望取代部分难降解的聚合物包装材料、医用材料和农用材料,减少白色污染,具有极大的市场价值。
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创新水平
关键共性技术
前沿引领技术
现在工程技术
颠覆性技术
其他
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技术进度
新设备或新装置
样机原理
工程样机
中试原型机
产业化
新材料或新技术
实验室阶段
工程化阶段
产业化阶段
技术成果
专利
国家专利
国际专利
奖项
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产品方向
有多个应用方向
有一个应用方向
没有应用方向
无法判断
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市场空间
需求前景巨大
需求前景较大
需求前景一般
无法判断
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成本竞争
优势明显
优势一般
没有优势
无法判断
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政策影响
政策鼓励
政策限制
政策淘汰
无法判断
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市场周期
进入期
成长期
饱和期
衰退期
无法判断
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转化周期
近期可控(1年内)
周期较长(2年内)
很难转化(3年起)
无法判断
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科技成果的创新基因评价
该科技成果领头人储富祥研究员,国际木材科学院院士。获授权中国发明专利50多件,在国内外学术刊物发表论文200余篇,其中SCI论文60余篇。主持国家杰出青年基金、863、国家科技支撑、国家重点研发计划等科研项目20多项,获得林业部科技进步奖、梁希科技进步奖、全国优秀青年科技创业奖、中国林业青年科技奖等奖励多项;研发团队人数15人,高级人员占比50%以上,经验丰富,分工明确。研究团队目标方向明确,技术路线合理,并具有较好的前期基础。同时,团队所在单位是国内在木质纤维素改性及高分子材料开发研究领域的领头单位,优势明显。
不少于150字
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科技成果的技术亮点评价
该项成果通过表面改性及多相接枝改性使纤维素的刚性骨架具有一定的塑化性能,通过控制接枝率和聚合度等保持良好的降解性能。采用新型环保型增塑剂提高塑化纤维素的流动性及与其它高分子材料的相容性,降低塑化纤维素体系的熔点,改善加工性能。通过聚合物互穿网络技术建立可降解合成高分子和天然高分子多元可降解体系。具有较好的降解性能和机械性能的酯化产物制备工艺和结构设计技术。提高纤维素衍生物与聚乳酸、聚己内酯及改性淀粉之间的相容性的方法及加工工艺。 该技术的主要创新点在于将表面修饰、化学改性、接枝共聚、复合、加工等技术集成运用。通过控制接枝率和聚合度等手段在提高纤维素塑化性能的同时,使其保持良好的降解性能;将纤维素的酯化工艺和酯化产物结构和降解性能、机械性能、加工性能有机结合。通过聚合物互穿网络技术、反应挤出技术采用可降解的合成高分子和天然高分子对其改性共混合金化技术,建立多元可降解体系。新型环保型增塑剂、相容剂等特殊助剂的使用的使用提高塑化纤维素的流动与其它高分子材料的相容性,改善加工性能。 通过NMR、X衍射和化学分析研究多相酯化工艺对木质纤维素材料的改性作用。利用DSC、DTA、SEM、GPC、TEM研究合金、复合、杂化材料的热力学性能、分子量分布、聚集态结构。通过模压、双螺杆挤出、注塑及吹塑等工业手段研究合金材料的加工性能。对比材料力学性能研究揭示木质纤维素基新型高分子材料结构与性能的关系,通过土壤掩埋法、分子量及分布测定法研究木质纤维素基新型高分子材料的降解性成分及降解周期。
不少于150字
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科技成果的应用市场评价
国内外在天然纤维的复合与加工技术方面已取得一定的研究进展,主要集中于二元体系,而对于结合天然高分子和合成高分子的多元体系研究较少。本研究以木质纤维素及其衍生物与改性淀粉、聚己内酯、聚乳酸共混,通过改性提高相容性及材料流动性,制备具有IPN结构的多元合金可降解塑料。 对纤维素的充分利用也就是对光合作用等自然界固碳过程的充分利用,对节约资源,保护环境,实现石油基材料的升级换代具有重要作用,符合循环经济的发展要求,发挥资源循环利用优势,减少温室气体排放,符合国家可持续与低碳发展战略,必将产生良好的经济、社会和生态环境效益。
不少于150字
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评价专家组综合意见
采用本成果的产品兼具塑料和木材的性能,具有优良的防潮性能、钻孔性能和铆钉性能,更好的结构刚性、更好的外观和触感,改善了抗破碎性能,其质量、均一性以及环境友好性均得以显著改善,综合物理机械性能和制品的外观优良,可替代木材和塑料用于注塑生产,生产成本低,产量高;具备性能和成本的双重优势,具有明显的竞争力,产品应用面广,国际市场非常欢迎,市场前景极为广阔。技术符合国家产业发展趋势,属国家产业支持领域,具有较强的市场竞争能力。在短期内就能回收投资,增量投资财务内部收益率远高于银行贷款利率与基准收益率,项目财务净现值大于零,有极强的获利能力。
评价专家署名
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评价专家姓名
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评价专家联系方式
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评价专家职务
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评价专家所在单位
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