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新材料领域科技成果



(一)膨润土制备与提纯

钙基膨润土制备钠基膨润土方法

针对不含方英石的膨润土原矿,在对膨润土矿物化性能及深加工作了大量研究工作的基础上,提出了切实可行的提纯、分离和改型工艺,并获得国家发明专利1项(ZL200710004960.5)。依托兴和县丰富的膨润土资源以及内蒙古大学成熟的实验室研究基础,2007年初内蒙古兴和县涂料厂与内蒙古大学开展了合作项目,研究开发高纯度钠基膨润土产品、膨润土凝胶系列产品等一系列膨润土高端产品,并利用低端尾料生产膨润土猫砂等产品。自20083月中试生产以来,效果良好,产品在2010年底达到高纯钠基膨润土500/年,膨润土凝胶500/年,膨润土猫砂300/年,获得国家发明专利1项。我们提出的湿法同步提纯改型工艺具有高效、节能、无污染特点,实现了膨润土矿的分级应用,提高了膨润土矿的经济、环境和社会效益。生产的高纯钠基蒙脱土及系列凝胶具有高纯度、高白度等特点,在国际市场具有很强的竞争力。

膨润土原矿碱法提纯分离方案

针对富含方英石的膨润土原矿,创造性地提出了碱法提纯分离方案,解决了原矿中蒙脱石和方英石难以分离这一技术难题,并进行了初步的分离提纯及改型实验。产品经国家建筑材料工业地质工程勘查研究院测试中心检测,得到了高纯膨润土(蒙脱石含量>97%),并可以生产副产品白炭黑(二氧化硅纯度>99.9%),使矿产资源的综合利用价值大幅提高。目前已申请国家发明专利3项。

 

(二)马铃薯淀粉衍生物、高吸水树脂及废弃物综合利用专利技术

以马铃薯淀粉及其衍生物或废弃物为原料合成粘合剂

 粘合剂是具有粘性的物质,借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起。随着社会及经济的发展,现有的制备工 经不能满足社会的需求,因此开发一种淀粉粘合剂的简易制备方法,利用废弃物聚苯乙烯、聚氯乙烯塑料制备粘合剂,这样不仅可以大大降低运输成本,而且可以减少流动资金的占用,同时淀粉粘合剂具有无毒、价格低廉及性能优越的特点,已授权发明专利5项。

高吸水树脂粘合剂

高吸水树脂是一类新型的功能高分子材料,其特点是可吸收自身重量几百倍至上千倍的水,即使在加压的情况下也不会释放。因此,该类材料已广泛应用于农业、林业、牧业、园艺、花卉、生理卫生用品、芳香剂缓释材料、药物崩解剂和重金属离子吸附剂等领域。我们以马铃薯淀粉及其衍生物合成的高吸水树脂具有以下优点吸水量高(是目前市场销售产品的2-5倍(例如:吸去离子水2000-5000g/g ,自来水500-700g/g,生理盐水120-140g/g,人工尿160-180g/g);生产成本低(本产品成本1.5-1.8万元/吨,市场同类产品售价为3.0-3.5/吨)。截止到2013年,申请该领域的专利共有45项,授权的有39项,已经转让的有4项。品种基本分为超强吸水类,吸去离子水最高可达5000 g/g;环境友好类,含有植物生长必需的氮、磷和钾元素;特殊功能类,可对重金属离子Pb2+Cd2+Cu2+Ni2+Co2+ 有一定的吸附能力,具有明显的市场竞争力。

                          部分产品技术表

编号

产品(或技术)名称

发明专利号

  1

以羧甲基马铃薯淀粉为原料制备高吸水树脂的方法

ZL200910170378.5

2

以马铃薯淀粉黄原酸酯与丙烯酰胺合成高吸水树脂的方法

ZL201210290108X

3

一种含有复合植物生长调节剂和脱水MS培养基高吸水树脂的制备方法

ZL201010501272.1

4

以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法

ZL201020500952.1

5

一种含有植物营养元素、生长元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法

ZL201010501321.1

6

以马铃薯淀粉黄原酸酯为原料合成吸附重金属离子专用树脂的方法

201310457568.1

7

一种以高吸水树脂为填充物的吸附重金属离子挂网的制备方法

201310276819.6

8

以废弃聚苯乙烯泡沫和废弃聚氯乙烯制备聚氯乙烯塑料粘合剂的方法

201310275481.2

 

高吸水树脂样品

高吸水树脂的吸水过程

高吸水树脂吸水后的状态

废弃物的综合利用

废弃物制备憎水沙:利用石蜡、废弃赛璐璐、废弃聚氯乙烯、废弃有机玻璃、废弃油脂、废弃聚苯乙烯泡沫及成本很低的细沙为原料制备一种表面由聚苯乙烯覆盖的细沙,由于该沙的表面为聚苯乙烯,因此不会保留水分,而且不亲水,可以使雨水或者灌溉水顺利渗入地下;同时由于细沙表面不亲水,可以有效降低水分通过土壤以毛细现象吸水,然后再蒸发造成土壤失水,授权发明专利11项。

废弃物制备水泥预制块

利用废弃植物作为水泥预制块的填充物,一方面可以减轻废弃物造成的环境污染,另一方面可以提供一种轻质、保温及隔音性能优于传统预制块的新型水泥预制块,授权发明专利6项。

废弃物制备板材

板材是包装、家具及装饰等领域使用的主要材料,市场需求量很大。传统的板材一般是木制或塑料制品。木制板材不会污染环境,但是木材消耗量太大严重破坏植被,不利于环境保护,而且其价格较高。塑料板材虽具有成型快及成本低的特点,但是这种板材使用后的废弃物会严重污染环境。充分利用上述废弃物做成板材;再加入另外一些特殊材料,可以做成轻质、保温、防水等不同类型的板材使其变废为宝,具有重要的经济价值和社会效益,授权发明专利12项。

废弃物其他应用

除上述外,废弃物还可应用于合成涂料、防水涂料及堵漏剂及其他,授权发明专利3项。

利用废弃植物纤维及废弃聚苯乙烯泡沫制备板材的技术

编号

技术名称

发明专利申请号

1

一种用氧化淀粉粘合剂与废弃植物纤维制备板材的方法

ZL201010502006.0

2

以聚丙烯酸及其钠盐为粘合剂与废弃植物纤维及聚苯乙烯泡沫制备轻质保温板材的方法

ZL201010502097.8

3

以碱糊化淀粉为粘合剂与废弃植物纤维制备板材的方法

ZL201010502089.3

4

高岭土与废弃植物纤维制备防水板材的方法

201310276715.5

5

以废弃聚乙烯塑料和废弃纤维制备板材的方法

201310273852.3

6

以废弃聚苯乙烯泡沫、废弃植物纤维和高岭土制备板材的方法

201310275386.2

7

一种回收废弃聚乙烯塑料的简易方法

201310273952.6

8

采用废弃油脂作为熔融剂回收废塑料的方法

201310272427.2

9

一种以废弃油脂和废弃塑料为原料制备憎水沙的方法

201310274075.4

10

一种以废弃聚苯乙烯泡沫为原料制备憎水沙的方法

201310274150.7

11

一种以石蜡和废弃聚乙烯塑料为原料制备憎水沙的方法

201310274204.X

12

一种以废弃有机玻璃制备憎水沙的方法

201310274200.1

13

以废弃聚苯乙烯泡沫为填充物的水泥预制块的制备方法

201310276380.7

14

以废弃聚苯乙烯泡沫及高吸水树脂为填充物的水泥预制块的制备方法

201310276480.X

15

以废弃植物纤维粉末为填充物的水泥预制块的制备方法

201310276281.9

16

以废弃聚苯乙烯泡沫制备堵漏剂的方法

201310274183.1

17

一种以废弃聚苯乙烯泡沫制备涂料的方法

201310275003.1

18

一种以聚苯乙烯泡沫制备防水涂料的方法

201310275197.5

 

(三)Al13PAC结晶及其制备方法无机高分子固体絮凝剂的精华

无机高分子絮凝剂聚合氯化物(PAC)以其优良的絮凝性能,已成为水处理市场的主流产品,固体产品因储运方便,正在代替液体产品,追求PAC Al13(Al b)含量最大化,已成为国内外研究者和制造商共同奋斗目标,目前固体PAC普遍存在水溶性欠佳,关键絮凝成分Al13(Al b)含量偏低(一般40%左右)的弊病。 发明专利(CN2005/0064782.6)克服了以上缺陷,以国内分布广泛价廉易得的高龄土为主要原料,采用先制结晶氯化铝再“整齐热解”或“缺酸浸取”两种首创的先进工艺,均制了水溶性好,絮凝性能明显优于目前各种市售PAC产品,关键絮凝成分Al13(Al b)含量高达97%。组成单一具有板挂式结构聚阳离子[Al13(OH)24(H2O)24]15+电价高达15价,电中和作用比众所周知的Keggin-Al13 [Al13O4(OH)12]7+高一倍的纯品结晶,产品质量达到国家标准GB15892-2009优等品要求,经絮凝处理的黄河水主要质量指标达到国家生活饮用水标准GB 5749-2006的要求,铝残留量极微,脱色效果超群。这种高效、低毒、价廉的絮凝剂的诞生会给水处理行业带来脱胎换骨般的变革。将PAC中关键絮凝成分由40%左右提高到95%以上,显著提高了絮凝性能,明显降低了出水中残留铝含量。制备方法简单,只需在现有生产PAC的工艺中增设结晶和产品干燥工序,原料价廉易得,投加量少,水处理综合成本明显降低,产品应用范围宽。随着国家治理工业废水和城市污水规划的实施和环保意识的普遍增强,絮凝剂用量正在激增,高Al13PAC结晶高效絮凝剂投放市场后,除满足国内外需求外,出口创汇潜力巨大。

 

(四)稀土基绿色环保颜料的开发与应用

现代塑料、皮革、橡胶、油漆和涂料等高分子制品的加工都使用色母粒(由着色剂、载体和添加剂组成)着色工艺进行着色,其中无机着色剂已被广泛地用在许多工业领域中,特别是油漆、塑料和陶瓷领域中。在这些应用中,当选择合适的着色剂时,要考虑各种性能,特别是化学稳定性、分散性(将产物直接分散在给定介质中的能力)、与待着色介质的相容性、本色、着色力和覆盖力,以上所有性能构成着色剂特别重要的标准。然而,适用于以上用途并且现在真正达到工业化应用程度的大多数无机着色剂均存在问题。这是因为它们常常使用已越来越受到严格限制、甚至在许多国家经立法已被禁用的金属(特别是镉、铅、铬和钴)。而这些金属被认为具有较高毒性。由此可以看出,开发新型的、绿色无机换代着色剂是非常迫切的,是国民生产和生活中需要亟待解决的重大问题之一。由于稀土4f电子运动及其独特的亚层结构,使其表现出丰富的光谱能级,被誉为高新技术材料的宝库。稀土硫化物着色剂的研究及其应用是国际上前沿热点研究之一,也是各国科学家相互竞争的焦点之一。由于稀土硫化物着色剂在建筑和印染等领域的重要应用,倍受瞩目,国内外市场前景广阔,发展趋势不可阻挡。我们在稀土硫化物的合成及性能研究领域做了大量的研究工作,在实验室研究获得成熟的基础上,进行深一步的中试化研究,获得量产化的关键技术,从而最终实现大规模的产业化。目前我们已经制备出一系列稀土颜料,包括多种颜色的颜料,颜料性能稳定,色纯度高。而且可以根据情况来调整颜料的色度。

    

                           稀土基颜料的样品

     

红红色颜料应用在PEPVC中的应用

 

 

(五)一种通过光催化方法处理工业废水的净化技术和风排瓦斯催化氧化技术

为解决目前煤化工、制药等企业废水净化的需求,我们在开展大量实验室基础研究的同时,研发出了两种通过光催化方法降解含酚废水的催化剂,获得国家发明专利2项(一种稀土复合氧化物光催化剂的制备方法,ZL 2010 1 0605568.8;一种含铋钙钛矿型降解含酚废水光催化剂的制备方法,ZL 2010 1 0605567.3)。可为光催化方法处理工业废水特别是含酚废水以及高盐废水处理提供核心技术。该技术可用于煤化工、制药、塑料等工业领域中的废水净化处理,具有绿色环保的特点和较好的经济社会效益。

矿井通过生产通风系统排出的瓦斯,俗称“风排瓦斯”。目前大多煤矿为了安全,不断加强瓦斯抽采力度,利用率也不断上升,但仍有大量的瓦斯特别是低浓度瓦斯由通风系统排放到大气中,没有加以利用,白白浪费掉大量宝贵的能源,而且还造成了对大气的污染。我们在开展大量实验室基础研究的同时,研发出了一种低浓度甲烷燃烧催化剂,获得国家发明专利1项(一种甲烷燃烧催化剂的制备方法,ZL 2008 1 0110775.9)以便为低浓度通风瓦斯加以利用(如发电等)。最大限度地提高甲烷催化氧化热能利用效率,实现风排瓦斯资源化利用提供核心技术。本成果可用于天然气化工,煤化工、燃气产品加工等工业领域中的能源回收处理与利用,具有绿色环保节能效果和较好的经济社会效益。

 

         

                                                                                          发明专利证书



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