国家973计划高性能热塑性弹性体制备及加工应用中的科学..

1、-. z.国家973方案高性能热塑性弹性体制备及加工应用中的科学问题 工程启动会-会议纪要会议日期：2011年1月2123日会议地点：西郊宾馆会议议程：21号下午：报到22号上午：首席科学家、0102课题负责人汇报工程课题情况并听取咨询组专家、工程专家组专家的指导意见等。22号下午：0306课题负责人汇报课题情况并听取咨询组专家、工程专家组专家的指导意见等。23号上午：集体讨论，并首席专家与课题组长签署协议出席单位及人员：(33人)中国建筑材料科学研究院：欧阳世翕中国科学院*有机化学研究所：邓先模大学：周其凤/*星河国家自然科学基金委：董建华中石化集团公司：谢在库中石化扬子石化研究院：*波华中

2、科技大学：解孝林化工大学：*立群/吴友平/吴一弦/田洪池*大学：屠迎锋*交通大学：俞炜/熊辉明*大学：傅强/陈枫/黄光速/杨伟/邓华/吴锦荣*大学：沈之荃/李伯耿/罗英武/*志强/冯连芳/*宏/徐君庭/王文俊/吴林波/高翔/介素云/卜志扬会议主要内容：22日上午：报告一：李伯耿教授：工程所面向的重大需求、中期目标和课题分解课题负责人汇报研究方案：课题一：高性能TPO制备的新型催化体系与原位合成技术，汇报人：王文俊教授分四个方面：研究方案预期目标成员前两年工作方案课题二：新构造TPS的活性/可控聚合法制备及应用根底，汇报人：罗英武教授茶歇专家讨论：李伯耿教授：总结前两个课题情况：课题1和课题2面

3、向大化工，我们想在扬子和燕山实现工业化；中石油有一套烯烃聚合装置，但由于人才流失等原因，产品水平不高，如乙丙橡胶我们目前产品水平仍然很低。我们方案与中石化合作在TPS上面有所突破。认为工程可以合成两大产品：热塑性弹性体，乙烯和己烯共聚。我们方案在现有装置根底上建立新设备。活性自由基聚合技术的应用。比方聚苯乙烯类的，我们会和燕山石化继续沟通合作。在根底背景方面，吴一弦教师的结晶新思想也希望有所突破。谢在库教授：这个课题十分重要，橡胶特别是橡胶工程是十分重要的，但是我们在该方向特别是高性能橡胶方面与国际差距还是十分大。比方乙丙胶方面也有公司做，但性能较差，我认为高性能产品研究离不开科学的研究，特别

4、是材料构造的控制，所以整体我认为该工程对科学问题的凝练还是十分好的。对两个子课题感受，思路十分新颖。比方对产品构造的控制，比拟难但是一旦实现突破还是很领先的。活性自由基聚合方面浙大十分突出，工业化有一定困难。总结，创新很强，希望多和工业化联系。纳米隔离效应这里指什么？纳米粒子大小影响？罗英武教授：乳液体系中，自由基在水相产生，进入油相后很难进展双基终止。尺寸影响也较大。从数学角度也可以说明这个问题。周其凤院士：课题的主要的难点在哪？李伯耿教授：催化剂的难点。不少人在做，但是真正能把己烯和辛烯共聚结合进去的很难，并且好的催化剂都已经被国外专利保护。溶液聚合要求催化剂高温下要活性高，但目前无法满足

5、，温度上去活性下来了。催化剂买不到，开发催化剂要躲开别人专利。齐聚方面：选择性差，链长不均一；或生成聚乙烯堵塞管道，我们串接催化技术一边变成辛烯、己烯，一边消耗掉，等于把浓度累计降到最低，有望解决副产物问题。难点在于怎样控制产生与消耗的速度。周其凤院士：现在有没有掌握规律性的问题还是仅仅实验？李伯耿教授：乙烯和己烯共聚中油打通，但是用国内的己烯共聚不好，国外的就好。目前国产齐聚催化剂已经解决了，共聚高温高效催化剂需要解决。瞄准国外失效专利，对其进展剖析和修饰，为己所用。邓先模研究员：工程工作十分重要，严密结合了国家重大需求，浙大的根底也非常好。我国主要问题是高性能热塑性弹性体产品比拟落后。工程

6、整体感觉很不错，创新思路很好。希望本工程不仅仅是根底研究，更能面对我国重大需求，严密结合方法学研究和产品研发，在高性能弹性体方面突破国外封锁。周其凤院士：聚苯乙烯做立构规整分子量需要控制到多大？吴一弦教授：和嵌段SBS差不多，3万至7万。李伯耿教授：这个催化剂既要控制苯乙烯还要控制软段，对构象要求也很高，如何防止催化剂间的干扰很重要。吴一弦教授：找到一个催化剂和配体很好的配合。李伯耿教授：想从两头长，先丁二烯，两头长苯乙烯就方便了。吴一弦教授：配位方面两头长比拟难。傅强教授：第一课题和第二课题代表了我们目前的最强产品，我们做的产品可以和国外产品做一些比拟，我们可以多一些理论指导。另一方面我们S

7、BS做了很多，另外SIS方面我们做的比拟少，我们研究中也可以多一些考虑。李伯耿教授：我们认为产品工程缺少产品构造、性能方面的模拟和根底理论方面的研究。另外，材料表征方面也比拟缺失。周其凤院士：SBS相别离情况，改了S段，改了规整性和极性，则相别离情况会和以往不同，这样的话会对橡胶的性能有很大的影响，可以提高耐热性但是性能如何？罗英武教授：如果仅仅S引入极性，会促进相别离，如果在丁二烯段引入极性，可能对相别离构造有很大的影响，我们会关注这方面问题。周其凤院士：相别离构造，程度，对性能都有影响。罗英武教授：我认为如果都在强别离阶段，对他性能的影响会不大的。如果丁二烯极性，还需要进一步研究。周其凤院

8、士：我认为该工程中相别离是整个课题的一个根底性的问题。对前面傅教师补充，聚烯烃弹性体性能我们在前期尝试发现了其性能可以大幅度提高。吴一弦教授：相别离方面别离和分子构造是密切相关的，如果我们引入结晶肯定也大大不同。我们曾研究过发现引入结晶性能很大提高。董建华教授：工程十分有意义，特别是我经历过几个重要产品从头走到尾的研发，发现他们对我国化工开展确实十分重要。嵌段S段改了之后是否会对微相别离等方面有所影响，如链段相容性发生了变化，需要的链段比数值也不同了，建议查文献看是否已经研究过，在此指导下来设计链段。一个链段限制后结晶是完全不一样的。先做三聚，再做共聚，再四聚，再研究根底，为什么按此规律？为什

9、么先考虑己烯？另外通过调整催化剂来控制，这个难度比拟大。973需要最后要有所突破，希望做好安排并在5年后能够能有所突破。三嵌段容易引入极性，但是性能方面如玻璃化温度差异很大，得到的东西还是不是热塑性弹性体？这个体系其他还会有什么问题？李伯耿教授：三聚催化剂中油已经做好了，我们自己实验室也已经做了相关工作，可以先打通方法，方法弄好把催化剂改成四聚，扬子如果能建立装置，我们线性低密度产品就可以推出了。四聚中油号称做成了，所以催化剂还是可以得到的。极性单体是硬段，软段是丙烯酸酯类，如丙烯酸丁酯其玻璃化温度是零下56度左右，还是软段，还是弹性体。从本钱上讲软段做成丁二烯较好，但是难度较大，性能还不明确

10、，我们会进一步研究。罗英武教授：我们会通过估算预先进展软硬段调整。事实上我们SBS乳液已经做成了，检测发现其可以作为橡胶。吴一弦教授：如果结晶的话性能还是有很大的影响，我们会进一步研究。X志强教授：我是想对工业上现有催化剂进展改性，如中石化聚乙烯催化剂改性后用于共聚，类似于OBC产品，我们希望进一步改性，另外把机理搞清楚。工业上我们希望用气相聚合，比高温溶液聚合强很多。下午03-06课题汇报课题三制备热塑性硫化橡胶的预分散动态硫化方法及其应用根底，汇报人：田洪池总工。课题四新型热塑性弹性体的制备与构造调控，汇报人：X星河教授课题五热塑性弹性体的微观构造与粘弹特性，汇报人：俞炜教授课题六热塑性弹

11、性体加工过程中凝聚态构造的演变与性能调控，汇报人：傅强教授。沈之荃院士：听后感觉工程研究橡胶还是十分重要的，从去年开场思考立项，在各单位的帮助下得以申报成功。我觉得科技部对973工程主要有两点要求：针对学科前沿提出新问题，解决新问题，培养新人，其次，满足国家重点需求。目前二手成果均要拿出来，据我了解，杨玉良院士和翁教师获奖均是在该两方面有所成果。目前我体会*大学研究生积极性不高，所以建议一：如何提高研究生积极性。建议二：要拿出产品，真正的产品，有应用数据，性能数据。应着重开展第一第二课题。*应化所一个单体的聚合做了很长时间，我们中国橡胶产业和国外还有很大的差距，所以通过这个工程，要在人才，产品

12、和性能上都要有所突破。共聚比单聚更加复杂，如何进一步加强5、6课题组和1、2课题组的合作也十分重要。现在单位更多，如何配合十分重要。出一个产品比写一篇文章要难的多，产品是一个矛盾的统一。杨玉良课题组每次973工程出一个产品，翁课题组也是一个产品，目前科研水平高了，但是环境也复杂了，杨玉良的得到的一些产品没有最终应用也和国内信用度问题有关系，第一批产品好了，但第二批很有可能不行。要到达973工程相当不容易，要破除一些想法。目前年轻人急功近利，也是体制所决定的，要高影响力论文，学生也喜欢进这样的教师课题组，合成方面很辛苦，大家不喜欢。董建华教授：稀土胶方面是沈院士先发表的文章，后来因为没有工业化，

13、而被国外的公司实现了专业化。我们与工业结合要抓紧，论文不是研究的目的，应该是做产品，不是为写文章，如果得到了产品应该先实现产业化，占据市场，不发专利也不写文章，如果技术不是很成熟，可以先写专利保护起来。根底性的问题可以发表一些文章，对人类提高认识有所帮助。几个问题：杨教师在做973工程时有几个层次，有根底性的也有主攻方向，在5年内真正拿下。大工程中应该有30%40%原创的，目前有些子课题与主题联系有多大？有一些可以放开，但是要控制好比例，抓住热塑性弹性体。第三个课题我认为是最接近实际的，其他的也应该更加明确一些。第四个课题液晶单元体将主要用哪一类？单体的宏量制备问题如何解决？体系完成后加工流动

14、性？加工温度问题。目前棒状、柔性共聚已有很多计算模拟模型研究完成，是否可以结合起来，通过较少的实验即可得到结果。液晶材料和热塑性弹性体的关系如何？聚酯是不是热塑性弹性体？第三个课题要做生物可降解性材料？第5、6个课题作用、设计明确，手段方面是否还能有所创新？理论方面能否还能上一个台阶？第6课题侧重于动力学控制，后面体系较为复杂，是否还是热塑性弹性体？感觉尾巴太大，感觉川大把能做的全罗列上去了，需要仔细考虑，希望围绕主题把工作凝练一下。邓先模研究员：强调一下973有别于基金，不是兴趣点在哪，是国家的重大需求是什么，其中科学问题在哪，解决课题的科学问题最重要。希望各个课题统一，5、6课题应该是结合

15、于1、2课题。要在1个或2个方面有重大突破，其他课题围绕它来效劳，科技部不追求论文数，要解决我国重大问题。谢在库教授：感觉首席科学家对整个课题的把握还是很有能力的。我们橡胶大国，但是不强。重要需求和科学问题要同时抓，科学问题要进一步凝练，材料都是关于构造性能关系，需要更深入一步。解决科学问题，一个或者两个。90年代973重点科学问题，后来注重实际需要，现在两个方面都要抓。可以通过1或2个点的解决来实现，需要一个材料，围绕1个或者2个材料来做。要有工业化显示度。6个课题需要系统性，科学性的研究，如果能进一步上升到理论性的层次更好。专利1015篇偏少，可略微增加到2030篇。表征方面及其重要，表征

16、特色需要进一步加强。欧阳世翕教授：启动是十分重要的，是3大环节之一。启动会是首席科学家提要求，6个课题组围绕我来汇报要做什么，中期也是其他课题组来汇报。很多新材料国内工业界不敢采用，是由于信用度的问题。每年希望多组织研讨会，我们都会参加，只有参与了子课题汇报才能发现问题。973定位应该稍微下沉，基金要大幅度上涨，所以973前沿方面要少一点，还是根底性研究，要解决科学问题。希望各个课题瞄准一个目标，整体构思是可以的，但是问题：1、深度不够，像攻关工程，学问味不浓，根底问题缺乏，各谈各的。2、大家急于出东西，科学问题、规律性的探索缺乏，除了少数前沿探索都还应该围绕首席科学家，前沿研究也要考虑工艺、

17、加工的可能性。工程5年但也要有长远观点，2各方面都要抓，5年要拿出什么东西来。各位课题组要向首席负责，服从首席指挥。希望我们工程专家充分发挥作用，不要做成一个工程，不是一个个小工程的拼盘，可以放弃一些，重视表征，加强表征评价工作。工程执行期间可以学术活动，请青年教师、研究生作报告，培养新人。周其凤院士：2020年建立创新型国家，973的地位十分重要，我们现在相当于进了国家队，2020年我国热塑性弹性体到达什么水平就看我们的了，要有责任把这个领域提高到一定水平。我们国家有特定国情，水平还比拟落后，所以橡胶研究有待提高。科学问题要更明确。23号上午李伯耿教授：今天上午针对昨天专家的意见一个一个课题

18、过。第一课题：针对两个大的品种:1POE-乙烯与辛烯共聚，2TPO乙烯与己烯、乙烯与辛烯共聚催化剂我国还存在很大差距。己烯的齐聚催化剂中石化、中石油两大公司都以成功，辛烯的齐聚催化剂还没有做成。正在方案继续和中石化商定合作的事情。本课题最薄弱的地方是烯烃催化体系。尽管国内有很多人在做，但应用起来还是有很大困难。而且国外的失效专利还需要再进展筛选。方向明确，重点在POE方面。中石化方面很感兴趣，已经确定要搞。POE调控的好就是OBC。目前在用多数是random，如果进一步做的好的话就是block，就是一次重大革命。TPO，原来做到塑料还算不错，*志强的教师搞的新的混合助催化剂技术已经在扬子实现中

19、试，作为数值来说是不错的。塑料上热性提高30%。希望X志强教师能够在POE的催化剂方面多做出些共聚。第二课题：目标集中在聚苯乙烯类活性自由基方法和配位方法。主要困难：批量合成。过年之后将与燕山石化讨论合作事宜。吴一弦教师方面难点有，结晶后加工有困难。赵建青方面：弹性体的阻燃方面，做一些热塑性弹性体的有机阻燃。希望集中在BS类包括SBS的老的加强性能和活性开发应用方面。第三课题：方法很好，橡胶的品种方面要集中，要针对POE和改性SBS。前两年先拿进口料用，等我们国家可以批量生产后再去拿国产的和进口的进展比照。其他还可以有点自己的新东西。第四课题：工程就是要新，中间软段长，两边硬段要短，产品作出后

20、可以送给第五课题进展剖析。不要光合成，做完后还要进展构造性能表征。合成产品后先对各种性能进展表征，分析几种不同各自的性能特点。再进展微观分析，再进展有目的的合成。按各种性能制作成米字图，如果在各个方面都能有优异表现那最好，即使只是在几个方向或*一方向的性能特别好也很好。新产品都采用这种方法来合成比拟好。第五课题：俞炜的工作在微观方面，在其他课题组尚未有样品提供的情况下，可以先拿进口的SBS、POE和TPO先做起来，等到批量产品出来可以作比拟。在高分子物理方面熔体和多相构造微多相和宏观共混多相很有开展空间。第六课题：自由思想上面要多围绕SBS，POE和TPO三个中心，思想主要集中在各种加工方法和

21、各种填料改良方法，最好是有目的的讲得出原理的加工方法，在别人热塑性弹性体加工的根底上再提出新的理论和方法。工程考虑以下几点：1品种尽可能集中，前两年可使用进口料，等课题1、2国产料出来后再做比照，指导前期的工作。2新产品的开发。要先合成确认有优异性能后再研究机理。3学术交流。每年要举行年度交流和中期小*围学术交流。4人才培养。要有杰青产生，有优博论文，要有自主知识产权申请，申请国内，国际专利。5重视表征工作X星河教授：我昨天讲了三局部内容，我自己的内容，苏大屠迎锋的内容，浙大吴林波的内容。我们先用原料合成已经没有问题。还可以在计算机模拟方面取得进展。两个想法：1在吴一弦教师聚异丁烯根底上做甲壳

22、型体系。2以辛烯做软段，采用可控聚合的方法做甲壳型体系。李伯耿教授：工程在申报过程中与课题组长沟通不够充分，各位教授在编制课题任务书时在与工程的思路吻合方面存在些问题。各课题组长一定要重视，课题实行滚动处理，可以进展调剂。各课题一定要围绕总体目标来做。课题4方面无论以什么作为软段，合成出来的产品一定要是热塑性弹性体。傅强教授：经过一天讨论，思路已经很明确，集中在做TPS或TPO。我们要在哪方面做些有显示度的东西？与企业合作推出一两种品种推广应用起来。弹性体也可以作为改性剂来使用，提高*些聚合物如聚丙烯等的性能。拓展弹性体的应用。跟课题1,2合作在新弹性体的加工和改性做些工作。与工业界合作推出一

23、两种改性加工产品在片材，电缆等领域利用起来。李伯耿教授：课题6加工方面最好要有制品目标。可以集中在沥青、电缆料、内胎等有显示度的制品。X立群教授：以高性能弹性体为背景，解决根底科学问题，扎实做一些工作，不仅可以做出一些对国家有利的成果，对个人成长也是有利。我们的体系有自己独特和复杂的地方。热塑性弹性体无论是合成型还是共混型都是典型的非均相的，从构造上讲也是非均质的材料。体系比拟复杂，有独特性，也还有许多不尽如人意的地方，也提供了一些切入口。我们的大目标什么样是最理想的热塑性弹性体？。1.要有很好的弹性。软段是软段，硬段是硬段，高度相别离。中间段做成球形的纳米颗粒，高度相别离。无论是甲壳型液晶、

24、聚烯烃弹性体、SBS都要注意这一点，不要做成双连续相。2.聚氨酯型弹性体有可能进入科技部指南。可考虑将弹性体用到胎面上。3.做热塑性弹性体的四个亮点1高弹性2高流动性，热塑性、加工性要好3可调耐热性4高强度。4.各个课题的可能亮点：课题1：解决高性能热塑性弹性体的有无问题，加强和5、6课题的交流。课题2：创新的方法组合，有亮点也有难度。要注意创新方法和性能的平衡点。课题3：目标导向是橡胶塑料化，要用上轮胎，希望和第六课题多交流。课题4：高新型热塑性弹性体。课题5：布局材料的力学方面。课题6：力场应用于加工。吴一弦教授：设计结晶型TPS热塑性弹性体的目的就是想应用于轮胎。也最好利用TPV材料的物

25、理交流和反复加工的特点。无论是胎面材料还是胎侧材料都离不开顺丁橡胶。我们想如何将顺丁橡胶和SBS类弹性体的特点结合在一起？设想构建一个中间是高顺的聚丁二烯，边上是可结晶的构造，熔融温度到达150左右，加工时足够融化。主要想法是调整立构规整性，可以和课题5俞炜教师在加工方面合作。之前跟X星河教师合作过，中间做聚异丁烯的全饱和段，边上做液晶等材料，目标做成热塑性弹性体。问题是中间段分子量比拟小。这个工作继续做下去，方案在聚异丁烯两端引入更高活性集团，提高引发效率。希望饱和聚异丁烯段和液晶段能够结合的更好。俞炜教授：加工形态SBS的问题：首先取决于S段，主要是链段大，摩擦力和对温度的依赖性的问题是苯

26、乙烯自身的问题。对于SBS，它会微相别离，微相别离的转变温度大概在180-200，这也是一个影响因素。我们课题关键点在于微观的表征，有两个想法：1用构造的中子散射，需要和课题1、2合作做成具有代表性的氘代样品。2有可能的当做模型体系研究的是SIS体系。除了需要知道微观相形态，还要知道中间的力和分子构象。创新方面在于跟流场结合，通过在线可以搞得更清楚些。罗英武教授：课题想法：1活性自由基方面，拿出有影响力的东西，所以选择SBS，选择阴离子聚合所不能，针对耐热性不够，耐油不够。提出做共聚，引入极性单体和搞玻璃花温度单体。产品性能虽达不到阴离子聚合水平，但可以做到阴离子所不能。2.与解孝林在沥青的高

27、能耗方面取得突破。3高流动性：微相别离的缘故。调节有序无序的转变温度是关键。4可调耐热性可以通过改变共聚组成可能可以调控玻璃化温度。5SBS的破坏机理是在S段还是在B段方面有争议，通过研究可以去搞清楚，可以提高SBS的力学性能。6在根底上有所突破，指导合成。解孝林教授：五年里要集中优势力量优先解决一些问题。课题2的亮点还是在水性方面。主要解决以下几个方面问题1SBS和沥青方面的相别离2耐油问题3耐老化问题4脱水方面问题。先解决可行性问题和工程方面问题，再做根底研究。茶歇李伯耿教授：要清楚认识我们的主攻产品，认识到合成橡胶的优势和劣势，要做到扬长避短。要做到：1如何改变劣势，2了解长处适合做什么

28、制品。对聚烯烃弹性体方面认识还要充分认识，在什么长处上发挥，与传统橡胶比优势在哪里，有针对性的去研究，对总体目标会更大。内容上要有区分，课题6在加工方法和配方体系两个方面上再加上目标制品方面更好，还需要再讨论。课题5承当更多合成产品的性能调整、内在构造性能、外场作用下构造流变等。董建华教授：课题难度蛮大的。课题1在聚烯烃方面尤其在共聚方面还有很多难点。课题2用RAFT聚合方面有很多特点，但在真正满足热塑性弹性体高弹性、高流动性、高强度方面还有很多不清楚。在沥青方面加快速度落实。其他课题也是这样，甲壳型液晶不能宏量制备根本谈不上材料，不能验证能不能改变加工流变性，降低体系粘度等性能也无法验证，就不知道弹性体好不好。其他教师也停留在先做吧，做了再说的的地方，比拟明显。这种题目一定要反过来做，把应用目标作为唯一目标。课题都要分解，先要搞清楚比方嵌段，嵌段根本构造是什么，柔性段长度需要多长等必须要先定下来，必须搞清楚要到达的性能，要有合成构造的根本目标，要有强度、弹性等量化的大致*围。要对表征链的柔性等参数有个说法，构造性能等都