有机化无机颗粒改性聚合物复合材料制备关键技术

项目名称：有机化无机颗粒改性聚合物复合材料制备关键技术

奖励类别：国家科技进步奖

获奖等级：二等

授予单位：中华人民共和国国务院

获奖单位：华东理工大学，华之杰塑料建材有限公司，南京聚隆化学实业有限责任公司，芜湖市科华新型材料应用有限责任公司，南通中蓝工程塑胶有限公司，南京华格电汽塑业有限公司，聚威工程塑料（上海）有限公司

项目完成人：李春忠，张玲，王庚超，周晓东，牛建华，吴汾，程巍，窦新华，徐国忠，王晶

获奖时间：2009

成果介绍：

本项目属于无机非金属材料与高分子材料的交叉领域，列入"十五"国家科技攻关、国家自然科学基金重点项目等计划。利用无机颗粒改性聚合物复合材料，可以显著改善其力学性能，并赋予新的功能特性，对开发高端聚合物复合材料具有重要意义。

针对聚合物基复合材料结构控制和组分设计等难题，从无机颗粒表面修饰、材料结构及界面设计出发，课题组对材料制备的共性关键问题进行了研究，取得了重要的原创性成果：第一，揭示了有机化无机颗粒改性聚合物复合材料的界面结构与增韧机理，建立了材料微结构与制备过程的内在联系，为高性能聚合物基复合材料的开发奠定理论基础；第二，创新性地提出了原位接枝表面修饰、二次研磨湿法分散和固相吸附组装等表面修饰新技术，实现了单颗粒修饰和良好分散，通过颗粒表面形成核壳结构包覆层，有效改善了复合材料的界面特性；第三，首次提出直接酯化－缩聚原位聚合技术和原位聚合－共混挤出加工一体化技术，突破了共混法纳米颗粒在基体中分散不均匀性的缺陷，创造性地提出了层间交换和强化原位增强新技术，实现了复合材料高性能与低成本的统一；第四，将无机颗粒表面修饰、聚合加工新技术及多元多尺度的概念应用于聚合物基复合材料，开发了自控温等特性优异的导电复合材料、机械和热性能优良的高性能工程塑料等新体系。自控温电热带的发热功率和安全性等关键指标优于美国Raychem公司产品，无机颗粒/弹性体/PET/PBT复合材料的机械性能和耐热性等优于GE公司同类产品，有机化无机颗粒改性尼龙复合材料的耐热性和尺寸稳定性等方面优于Dupont等跨国公司产品。

本项目申请中国发明专利42项，其中授权18项；发表SCI和EI收录论文68篇，被国内外他引270次。国家权威部门检测、科技查新、用户报告和鉴定验收指出，本项目总体达到国际先进水平，开发产品的部分性能指标达到国际领先水平，在无机/聚合物复合材料制备及结构控制等方面取得了原创性成果。

项目组开发了PVC、PA、PBT、PP等多种聚合物基复合材料及制品，并在沪浙苏皖鲁20余家企业推广应用。自控温电热带打破了美国Raychem公司垄断，应用于西气东输和奥运场馆等工程，国内市场占有率超过15％。聚氯乙烯异型材出口美、俄和乌克兰等国。PBT和PA等复合材料已应用于高铁和富康、马自达、标致、福特、日产等中高档车型，其中国产原装轿车前车灯饰框所占市场份额超过25％。近三年企业新增产值29.6亿元，利税6.9亿元，创汇7150万美元。

本项目开发的聚合物基复合材料在汽车、高速铁路、建筑、电子电器、通讯等领域得到广泛应用。