化工新型材料

日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新型自愈合材料

據(jù)報道，日本理化研究所（RIKEN）和九州大學(xué)的一個研究小組開發(fā)了一種基于乙烯的新型材料，這種材料具有許多有用的特性，如自愈和形狀記憶。值得注意的是，這些材料甚至可以在水或酸堿溶液中自愈。這種新材料是以乙烯為基礎(chǔ)的，乙烯是一種化合物，是目前使用的許多塑料的來源。

在過去的10年中，可以自我修復(fù)的材料已經(jīng)成為一個熱門的研究領(lǐng)域，并且開發(fā)出了各種各樣的材料。然而，迄今為止報道的大多數(shù)自愈材料都依賴于復(fù)雜的設(shè)計，將化學(xué)機制融入聚合物網(wǎng)絡(luò)，如不可逆或可逆共價鍵形成、氫鍵、金屬配體相互作用或離子相互作用。因此，它們需要一些外部刺激，如熱或壓力，以促使它們愈合，而且在大多數(shù)情況下，它們在水、酸或堿溶液中不起作用，因為化學(xué)網(wǎng)絡(luò)無法在這種條件下生存。理想是創(chuàng)造出一種具有足夠韌性并能在各種條件下自行愈合的材料。

在目前發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上的研究中，研究人員使用了一種基于稀有金屬鈧的催化劑，通過乙烯和甲氧苯基丙烯的共聚，生成了由乙烯和甲氧苯基丙烯交替序列以及較短的乙烯段組成的聚合物。這種功能化的聚烯烴新類別包括軟粘彈性材料（既具有彈性又具有液體性質(zhì)的材料）、韌性彈性體（可拉伸但又能恢復(fù)其原有形狀）和硬質(zhì)塑料。彈性體共聚物具有良好的彈性和韌性，且具有顯著的自愈性能，不僅在干燥環(huán)境中，而且在水、酸、堿水溶液中受到機械損傷時，不需要任何外部能量或刺激，均能自動自愈。

研究人員從以前的工作了解到鈧催化劑是生產(chǎn)乙烯和甲氧苯基丙烯共聚物的有用方法，但很驚訝于這類材料所展出的特殊性質(zhì)。研究人員期待為這些由乙烯和其他烯烴制成的不同薄膜找到應(yīng)用方向。該研究由RIKEN可持續(xù)資源科學(xué)中心、RIKEN開創(chuàng)性研究集群和九州大學(xué)的科學(xué)家共同開展。（中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院）

南加州大學(xué)開發(fā)出可自修復(fù)3D打印材料

據(jù)報道，南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院的研究人員開發(fā)出了可自修復(fù)的3D打印橡膠材料，可實現(xiàn)快速制造，這種材料遭遇破裂或刺穿可以進行自我修復(fù)。這種材料將為鞋類、輪胎、軟機器人甚至電子設(shè)備制造帶來改變契機，在縮短制造時間的同時提高產(chǎn)品的使用壽命。

新型材料使用基于光聚合的3D打印方法制造，即通過光把液態(tài)樹脂材料固化成所需圖形或形狀。3D打印使用具有硫醇和二硫化物基團的彈性體油墨，其中硫醇基團在增材制造過程中促進硫醇-烯的光聚合，二硫化物基團在自愈合過程中實現(xiàn)二硫化物復(fù)分解反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過在光聚合反應(yīng)過程中添加氧化劑，硫醇開始轉(zhuǎn)化為二硫化物化學(xué)基團。二硫化物在破碎時能夠改造重組，從而實現(xiàn)自我修復(fù)。研究人員指出這兩組材料之間的比例是實現(xiàn)自修復(fù)能力的關(guān)鍵。當(dāng)氧化劑逐漸增加時，自愈行為變強，但光聚合行為變?nèi)?，這兩種行為之間存在競爭。

研究人員發(fā)現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)高度自我修復(fù)和相對快速的光聚合的比例并進行了試驗。在短短5s內(nèi)，可以打印17.5mm的正方形，在大約20min內(nèi)完成整個物體，受損后可以在幾個小時內(nèi)自行修復(fù)。研究人員展示了該種材料在一系列產(chǎn)品上的性能，包括鞋墊、軟機器人、多相復(fù)合材料和電子傳感器。經(jīng)驗證，僅通過升高溫度就可以減少材料愈合時間。該材料在被切成兩半后，置于60℃環(huán)境下2h即可完全愈合，并且強度和功能得以保持。

研究人員指出，在不同的溫度下（40～60℃），材料愈合率接近100%，通過改變溫度，可以控制愈合速度，即使在室溫下，材料仍然可以自我修復(fù)。在實現(xiàn)3D可印刷軟質(zhì)材料之后，研究人員正在開發(fā)其他不同硬度的可自愈合材料，從現(xiàn)有的軟橡膠到剛性硬塑料，這些可用于車輛部件、復(fù)合材料、甚至防彈衣。（北方科技信息研究所）

沙特2018年塑料產(chǎn)品進口量下降13%

據(jù)報道，近日，沙特阿拉伯海關(guān)總署發(fā)言人稱，沙特2018年塑料產(chǎn)品進口量為113.6萬t，比去年減少13%；進口塑料產(chǎn)品總金額為98.2億里亞爾，比去年下降6%。沙特是海灣地區(qū)最大的生產(chǎn)和消費塑料制品市場，這些進口的塑料產(chǎn)品大多將作為沙特本地工廠的生產(chǎn)原料，加工生產(chǎn)成更高附加值產(chǎn)品后，基本覆蓋本地市場并出口至各國市場。發(fā)言人同時指出，目前沙特出口的塑料產(chǎn)品也面臨著產(chǎn)品傾銷的問題，尤其是在一些亞洲國家。（商務(wù)部網(wǎng)站）

APEC充分肯定我國海洋微塑料研究成果

據(jù)報道，2月23日至25日，第十二屆亞太經(jīng)合組織（APEC）海洋與漁業(yè)工作組會在智利首都圣地亞哥召開，自然資源部第二海洋研究所相關(guān)工作人員參會，并就亞太區(qū)海洋微塑料和有害藻華等熱點問題作了匯報。

“亞太區(qū)海洋微塑料來源和分布研究”項目由海洋二所和浙江大學(xué)共同完成。項目組在海洋微塑料標(biāo)準(zhǔn)采樣及分析方法、亞太區(qū)海洋微塑料分布狀況及海洋微塑料管控措施等方面展開了深入研究。

該項目獲得了APEC海洋與漁業(yè)工作組會主席及美國、智利等經(jīng)濟體代表的充分肯定。有關(guān)經(jīng)濟體代表希望同我國加強海洋垃圾和海洋微塑料研究領(lǐng)域的合作。（中國海洋報）

不可回收塑料廢物被用來生產(chǎn)便攜式揚聲器

據(jù)報道，位于英國布萊頓的Gomi設(shè)計工作室研發(fā)了一種便攜式無線揚聲器，它采用可回收的柔性塑料制成。這種無線藍牙揚聲器希望可以攔截被填埋或焚燒的塑料廢物。目前，柔性塑料/LDPE被廣泛認(rèn)為是不可回收的廢物，Gomi設(shè)計工作室希望利用這一設(shè)計展示它們可以用在創(chuàng)新設(shè)計中，成為完美材料，不必最終污染環(huán)境。

組成每個揚聲器的3個模塊由相當(dāng)于大約100個塑料袋制成，這些塑料袋被熔化，壓縮并模制成揚聲器外殼。制作過程還涉及手工制作大理石圖案，這意味著每個揚聲器外觀都是獨一無二的。

該設(shè)計工作室與當(dāng)?shù)嘏l(fā)商合作，采購可能會被填埋或焚燒的塑料垃圾。這種無線藍牙揚聲器尺寸138mm×270mm×80mm，內(nèi)建一個球頂高音驅(qū)動器和一個中音驅(qū)動器，藍牙4.0用于無線流媒體，每次充電可以連續(xù)播放18h。（cnBeta）

超級隔熱陶瓷氣凝膠可用于航天領(lǐng)域

據(jù)報道，蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院青年教授張強強與哈爾濱工業(yè)大學(xué)、美國加州大學(xué)洛杉磯分校和伯克利分校的學(xué)者合作，研制出一種同時具備超輕、高力學(xué)強度和超級隔熱3大特點的陶瓷氣凝膠。利用其設(shè)計的超級隔熱系統(tǒng)可應(yīng)用于航天器等領(lǐng)域。該成果日前在線發(fā)表于《科學(xué)》。

張強強介紹說，氣凝膠結(jié)構(gòu)堅固，可由陶瓷、碳或金屬氧化物等許多材料制成。與其他絕緣體相比，陶瓷氣凝膠以其低密度、低熱導(dǎo)率和良好的耐火、耐腐蝕特性，被認(rèn)為是理想的隔熱材料。自20世紀(jì)90年代以來，陶瓷氣凝膠一直應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備隔熱，也被用于美國宇航局的火星探測器中。

然而，質(zhì)脆以及晶化誘導(dǎo)的粉碎行為，使陶瓷氣凝膠在顯著的溫度梯度變化或長期高溫暴露中表現(xiàn)出嚴(yán)重的強度退化，甚至破裂的現(xiàn)象。鑒于極端條件下的隔熱要求，材料應(yīng)具備異常優(yōu)異的穩(wěn)定性，同時具備強大的機械和熱學(xué)穩(wěn)定性。這成為陶瓷氣凝膠在隔熱領(lǐng)域進一步發(fā)展應(yīng)用的主要障礙。

此次研究人員利用多尺度結(jié)構(gòu)化設(shè)計和三維石墨烯氣凝膠模板化制備，合成了同時具有強大的機械和熱學(xué)穩(wěn)定性的氮化硼以及碳化硅陶瓷氣凝膠材料。這類陶瓷材料由納米層狀雙窗格壁組成，整體呈現(xiàn)出超低密度的雙曲線構(gòu)造形態(tài)。這一特殊結(jié)構(gòu)使材料在維持熱穩(wěn)定性的同時依然表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性和斷裂韌性。同時，在劇烈的熱振測試以及長期高溫暴露過程中，這類材料表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，機械強度損失不到1%。另一方面，從2D納米片獲得的3D分層結(jié)構(gòu)將氣凝膠分成微小的單元，使得它們之間的空氣對流減少，從而實現(xiàn)低于空氣的超低的熱導(dǎo)率。因此，這種材料可承受數(shù)百次溫度在幾秒鐘內(nèi)升高到900℃然后降低到-198℃的劇烈波動。（中國科學(xué)報）

我國在制備阻燃發(fā)泡聚丙烯材料方面取得系列進展

據(jù)報道，近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所高分子事業(yè)部研究員鄭文革團隊在前期制備高阻燃性能聚丙烯材料的基礎(chǔ)上通過超臨界二氧化碳發(fā)泡技術(shù)協(xié)同單向牽伸法實現(xiàn)了超輕、超強、高阻燃性能的聚丙烯泡沫制備。

聚丙烯是一種綜合性能優(yōu)異的通用塑料，在汽車、包裝、家電、電子產(chǎn)品、家具等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而聚丙烯本身是一種易燃材料，一旦發(fā)生火災(zāi)，將嚴(yán)重危及人類生命財產(chǎn)安全，因此對聚丙烯進行阻燃改性尤為重要。目前，在綠色環(huán)保的背景下，無鹵、低煙、抗滴落的膨脹型阻燃劑仍是阻燃聚丙烯材料的主要添加劑。但是由于膨脹型阻燃劑和聚丙烯基體極性相反，相容性差，故而膨脹型阻燃劑在聚丙烯基體中團聚現(xiàn)象嚴(yán)重，大大損害了材料的阻燃性能和力學(xué)性能。因此如何有效地改善膨脹型阻燃劑在聚丙烯基體中的分散狀況一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一大難題。此外，如何設(shè)計并且大規(guī)模制備一種超輕、超強、高阻燃性能的聚丙烯泡沫具有重要意義。

鄭文革團隊所制備的聚丙烯泡沫具有獨特的結(jié)構(gòu)，如同甘蔗和骨頭等材料一般均表現(xiàn)出明顯的各向異性結(jié)構(gòu)，從而可以撕成一朵“泡沫花”。此外，所制備的聚丙烯泡沫的密度僅為 0.08g/cm3，但是卻可以舉起比自己重約30 000倍的砝碼，其比強度遠(yuǎn)超過已知文獻報道的聚合物泡沫。不僅如此，所制備的聚丙烯泡沫在得益于分散均勻的膨脹型阻燃劑下，還表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能，如在水平燃燒測試中可實現(xiàn)離焰2s內(nèi)自熄滅。

此外，在上述研究工作的基礎(chǔ)上，鄭文革團隊還通過超臨界二氧化碳發(fā)泡技術(shù)進一步研究了氣泡生長過程中所產(chǎn)生的不同雙向拉伸作用力對阻燃劑在基體中的影響。研究結(jié)果表明，結(jié)合超臨界二氧化碳在聚合物熔體中的塑化、傳質(zhì)作用和泡孔生長過程中的雙向拉伸作用能夠有效改善難分散填料（/膨脹型阻燃劑）在聚合物基體（/聚丙烯）中的分散狀況。同時，在此研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，鄭文革團隊通過熱壓消泡技術(shù)成功制備出優(yōu)異阻燃性能和力學(xué)性能的聚丙烯材料。（中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所）

全球最大光固化涂料項目落戶湖北宜昌

據(jù)報道，2月14日，湖北有宜新材料有限公司光固化新材料產(chǎn)業(yè)園項目開工建設(shè)。該項目由深圳市有為化學(xué)技術(shù)有限公司（簡稱“深圳有為公司”）、湖北宜化集團有限責(zé)任公司（簡稱“宜化集團”）共同投資，建成后將成為全球最大的光固化涂料生產(chǎn)基地。

深圳有為公司是一家以綠色環(huán)保光固化新材料和TFT-LCD液晶平板顯示新材料為專業(yè)領(lǐng)域，以創(chuàng)新專利知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)為核心資產(chǎn)的民營高科技公司。該公司突破了光固化領(lǐng)域的國際技術(shù)壁壘和專利封鎖，在新型光固化新材料領(lǐng)域擁有76項國家發(fā)明專利、國際PCT以及進入美國（US）和歐盟（EP）授權(quán)保護的發(fā)明專利?！肮夤袒苛鲜切袠I(yè)顛覆式技術(shù)革命，代表涂料行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的未來方向?！痹摴径麻L王智剛稱，“傳統(tǒng)方法給一張桌子上油漆，半個月才能干透，還有大量異味，而采用水性LED光固化涂料，用LED光照幾秒鐘就干了，立刻可以使用，且完全無甲醛和異味?！睋?jù)了解，光固化涂料可廣泛用于建筑涂裝、綠色家居裝飾翻修、印刷包裝材料、動車地鐵車體涂裝、汽車和集裝箱涂裝等。

宜化集團有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，過去該公司只是向國際化工巨頭提供上游基礎(chǔ)性原料，上馬光固化涂料項目后，將實現(xiàn)從上游原材料到終端產(chǎn)品的閉環(huán)。而從油性涂料轉(zhuǎn)向水性涂料，這一技術(shù)跨越將讓公司與跨國涂料巨頭站在了同一起跑線上。

據(jù)介紹，新開工建設(shè)的光固化涂料項目位于宜昌高新區(qū)白洋產(chǎn)業(yè)園，總投資80億元，生產(chǎn)產(chǎn)品涵蓋光引發(fā)劑材料、功能新材料、丙烯酸酯和丙烯酰胺單體材料、水性光固化涂料和油墨等。項目分三期建設(shè)，其中一期投資10億元，建設(shè)生產(chǎn)車間、倉儲及相關(guān)配套設(shè)施；二期投資15億元；三期投資55億元。項目全部建成達產(chǎn)后，將形成2萬t光固化引發(fā)劑、8萬t光固化單體樹脂、10萬t水性LED光固化涂料的產(chǎn)能，產(chǎn)能規(guī)模和品類均處于全球領(lǐng)先地位，預(yù)計可實現(xiàn)年銷售收入105億元，年上繳稅收12億元。（中國建材報）