

本项目属于特种橡胶制备技术领域,涉及一种高性能嵌段新氟硅橡胶的新型制备方法。
氟硅橡胶是以-Si-O- 为主链、侧链甲基被含氟基团取代、并含有少量乙烯基硅氧烷链端的高分子聚合物,既保持了有机硅材料耐高低温、耐臭氧老化、电气绝缘、憎水、难燃、无毒无腐蚀、生理惰性、低表面张力以及优异的物理性能等优点,又具有耐油、耐溶剂和耐化学药品等特殊性能,是目前唯一能在-68~230度的燃油介质中使用的弹性体。主要用于各种密封件、隔膜、胶管等,也可用作电线外皮、防腐衬里、高铁用防污绝缘子等。由于在航空、汽车、石油、化工以及军事工业等领域的广泛应用和不可替代性,高性能氟硅橡胶是我国亟需发展的一类特种橡胶。
本项目以高性能嵌段型氟硅聚合物的反应挤出聚合技术为核心,研究了三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F)的阴离子本体开环聚合。主要包括:
(1) 发明了氟硅聚合物的反应挤出合成的新技术,解决了传统高分子量氟硅聚合物在釜式生产过程中的传质传热难题,是氟硅橡胶合成技术的革命性突破。开发的氟硅橡胶生胶具有分子量高、分子量分布窄、分子结构可控等优点。
(2) 采用自制微流体管式反应装置进行阴离子本体开环聚合动力学的研究,使阴离子聚合动力学研究研究跨出了阴离子稀溶液以及低转化率的范畴,进入过去被认为是禁区的本体聚合领域,在聚合技术上是一次突破性尝试。
(3) 采用特定的引发剂与促进剂组合体系,充分发挥挤出机在物料剪切混合的优势,及时加入终止剂,可成功抑制氟硅氧烷聚合后的"回咬"反应,产品的转化率超过95%,较传统釜式聚合技术85%有大幅度提高。
(4)通过分段加入不同单体、功能性助剂的方式,制备高性能嵌段型氟硅聚合物,实现分子量和分子结构的可设计性和可控性,这是目前釜式聚合技术难以达到的。在此基础上得到的混炼胶具有优异的力学性能、耐油性和耐热性能。
该技术的研发得到国家自然科学基金重点项目的支持,在阴离子聚合理论研究与产业化方面获得了重要突破,发表学术论文6篇,获得国内发明专利授权2项,其中一项同时申请了国际PCT专利。
在小试成功的基础上,我们与江苏句容福赛尔公司合作,2011年建成了年产能力250吨至270吨,同时可以生产氟硅树脂、硅树脂以及它们的嵌段共聚物的生产线和实验中心,实现了产业化的目标。可以连续稳定生产高分子量(40至180万)、窄分布(分布系数1.4-1.8)的均聚和嵌段氟硅生胶及其混炼胶,并开发了诸如高抗撕裂、高耐热等一系列的氟硅混炼胶,填补了国内空白,产品质量达到国际先进水平。近三年,累计生产销售氟硅橡胶94.5吨,新增产值4725万元,新增利润近1900万元,新增税收283.5万元。
这一课题的研究与成果的应用,将打破我国高性能氟硅橡胶原料依赖进口的局面,带动相关产业的发展和升级换代,具有巨大的经济效益和社会效益。
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