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辐射制备导电功能材料及其工业化应用
自控温电热带:节能防冻,工业民用管道伴热。
产品类型
功能材料
产品标签
其他资源效率提升
功能材料
粒子加速器应用
辐射
导电
产品成熟度
大规模市场推广/大规模生产
适用行业
科学研究和技术服务业
适用场景
节能减排
产品创新性
该产品创新性在于:通过辐射乳液法纳米导电粒子改性,显著提高PTC材料分散性和稳定性;深入研究正电子湮灭特性,揭示PTC/NTC机制,指导配方设计;采用反应增容技术增强界面结合与分散。
潜在经济效益
该产品价格仅为国际同类产品1/2-1/3,寿命超三年。已实现大规模工业化生产,成功替代进口,销售超600万米,经济效益显著。
潜在减碳效益
该自控温电热带通过精确控温避免过热,能效更高,减少电能消耗。应用于管道防冻保温,替代传统低效加热方式,节约能源。辐射交联技术延长产品寿命,降低了生产和更换带来的碳排放。
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上海大学
上海大学
上海大学是上海市属综合性研究型大学,致力于培养高素质创新人才,服务国家和区域经济社会发展。
中国, 上海市
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科学技术领域
一、项目背景:
高分子复合材料的辐射改性是辐射化学应用于新材料领域,并取得较快发展的一个方面。一些复合导电高分子材料具有电阻正温度系数(PTC效应),在一定范围内, 电阻率随温度的上升而增加, 在聚合物居里点附近呈几个数量级之突变。在伴热控温、电磁屏蔽材料及过流保护等方面得到广泛应用。其中最具代表性的当数自控温电热带、辐射交联可延长其使用寿命。
二、主要技术创新内容:
1)纳米导电粒子改性,即将纳米导电炭黑用辐射乳液法进行处理,将导电和不导电高分子接枝或包埋到炭黑表面,增加了纳米炭黑微粒在聚合物介质中的分散稳定性,同时减少了加工过程中的粉尘。在此基础上可制备具有较高PTC强度和极高稳定性的聚烯烃PTC导电功能材料。
2)研究了聚乙烯和聚乙烯/炭黑复合材料辐照前后的正电子湮灭特性,利用正电子湮没技术研究了聚乙烯/炭黑复合体系中自由体积随碳黑含量的变化规律,证实碳黑颗粒处于非晶区的观点,验证了自由体积空穴与正温度系数(PTC)特性相关联,且对自由体积模型和Spur模型在极性高聚物的正电子湮灭特性做了比较。同时结合自由体积理论,对PTC和NTC机理提出了新的解释,得到了国际同行认可,并用于指导我们材料配方的设计。
3)反应增容技术,即是在复合导电高分子材料加工过程中引入化学作用,使聚合物基体与无机填料之间存在化学键合。利用多相体系的界面能制备多相共混物PTC导电功能材料可以提高CB的分散稳定性。加入硅橡胶、接枝PE可增强CB粒子与PE的亲和力。
4)成功地将PTC材料制备技术、产品制造技术、专业检测技术、产品应用技术融为一体。通过实行严格的QC/QA质量控制体系,实现了大规模工业化生产,五百万米无事故。
三、特点及论文
1)因该类产品技术处于高度封锁,上海大学应当前高技术产业发展的需要, 开发成功自限温加/伴热带,它在工业上广泛用于油气田及化工厂区管道、阀门、监检仪表的防冻保温; 民用上可用于太阳能上水管线防冻保温。 产品某些性能已高于国际水平, 价格只为1/2---1/3。 可使用三年以上,新研制成含氟阻燃防爆带和各种低、中、高温带。而且使用电压可从12-600V,每米发热功率可从5-80W。
本项目开展以来申请发明专利6项,其中已授权2 项;在国内外期刊及国际会议上发表学术论文23 篇,其中21 篇被SCI/EI 检索,被他引56次。在第八届中国工业博览会上参展获得好评.
四、应用推广
自控温电加/伴热带生产以来,已销售一定的规模,新增挤出生产线四条,密炼造粒系统两套,新增员工40余人,该成果已应用于北京奥运主场馆鸟巢消防管道电伴热;北京首都机场大通关消防给水管道电伴热;烟台世贸中心消防管道及天沟融雪化冰电伴热;营口港矿石码头堆取料机管路电伴热;内蒙古乌拉山电厂抽气输水管路电伴热;唐山燃气焦化厂高炉工程电伴热;秦京输油气分公司输油管道电伴热;天津开发区泰丰家园大型车库水管道电伴热;奥镁(大连)公司生产罐体及管线电伴热;南疆吐哈油田等重点工程。已销售600余万米,客户反应良好,替代了国外同类产品,具有良好的经济和社会效益。

最后更新日期
10:49:15, Nov 04, 2025
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