中科院山西煤炭化学研究所：特种聚氨酯弹性体材料填补国内空白

聚氨酯是世界六大合成材料之一,其中聚氨酯弹性体由于其独特的性能,使其在冶金、钻探、制鞋、化纤机械领域得到了广泛应用。但由于聚氨酯存在耐热性不佳、内生热大等缺陷,使其在某些特殊领域的应用受到限制。国外在其开发上已作了大量工作,并有很多商品化产品。相比之下,国内的开发比较落后,几近空白,每年仍需进口大量具有特殊性能的聚氨酯产品。

中科院山西煤炭化学研究所多年来在聚氨酯领域的研发中,积累了大量经验。该所科研人员通过在聚氨酯分子链结构中引入耐热有机杂环化合物以及改善微相分离程度和添加无机填料(晶须、纤维、纳米材料)等方法,研制成功了强化功能性的特种聚氨酯制品。与普通聚氨酯弹性体相比,这些特种聚氨酯制品在保持原优良综合性能的前提下,特别突出某些性能如高硬度、高强度、耐热、耐溶剂等以适应特殊应用的要求。

比如开发的特种聚氨酯弹性体耐温性能得到提升,使用温度由80℃提高到130℃,目前该聚氨酯弹性体已成功应用于油田钻井的钻杆防磨套筒、高压密封圈以及纺织机械的涨紧环、增速轮、摩擦盘等,填补了国内空白。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的弹性体,具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能,加工性能好,广泛应用于国防、医疗、食品等行业。

热塑性聚氨酯弹性体, 以其优异的性能和广泛的应用, 已成为重要的热塑性弹性体材料之一,其分子基本上是线型的, 没有或很少有化学交联。线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联, 氢键对其形态起到强化作用, 从而赋予许多优良的性能, 如高模量、高强度, 优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐霉菌性。这些良好的性能使得热塑性聚氨酯被广泛应用于鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等许多领域。最终制品一般不需要进行硫化交联, 可以缩短反应周期, 降低能耗。由于它基本上是线型结构聚合物, 可采用与热塑性塑料同样的技术和设备来加工, 如注塑、挤出、吹塑、压延等, 特别适用于大批量生产的中、小型尺寸部件。废弃物料能够回收并重新利用, 生产或加工过程中可使用不同助剂或填料来改善某些物理性能并降低成本。

中国科学院山西煤炭化学研究所是高技术基地型研究所,1954年10月,在中国科学院石油研究所煤炭研究室基础上改为独立室,名称为中国科学院煤炭研究室。1961年,煤炭研究室扩建为中国科学院煤炭化学研究所并开始向太原搬迁。1978年9月改名为中国科学院山西煤炭化学研究所。

中国科学院山西煤炭化学研究所围绕煤炭清洁高效利用和新型炭材料制备与应用开展定向基础研究、关键核心技术和重大系统集成创新,主要从事能源环境、先进材料和绿色化工三大领域的应用基础和高技术研究与开发。

截至2015年底,山西煤化所共有在职职工559人,其中科技人员449人、科技支撑人员56人;据2016年12月研究所官网显示,研究所拥有3个研发区域(中心),1个国家重点实验室、2个国家工程实验室、1个国际研发中心、1个中国科学院重点实验室、1个山西省工程研究中心;共有博士生导师41人,硕士生导师95人;开设3个一级学科博士、硕士研究生培养点,11个二级学科博士、硕士研究生培养点,3个全日制专业硕士授权点,1个一级学科博士后流动站。