聚乙烯醇基高分子材料制备和高性能化基本科学问题研究

本项目拟研究聚乙烯醇（PVA）基高分子材料制备和高性能化的基本科学问题：通过含酰胺基化合物与水组成的复合改性剂与PVA的分子复合实现PVA的热塑加工，研究分子复合改性PVA体系组分间的相互作用、独特的流变行为和熔体结晶行为，通过挤出注塑制备新型PVA三维塑料制品；利用多羟基极性PVA与无机填料和天然纤维优良的相容性，通过热塑加工规模化制备环境友好高性能低成本的PVA基复合材料，采用固相力化学技术对无机填料和天然纤维进行表面处理及活化，进一步改善它们在PVA基体中的分散和界面相容性；在加工中调控PVA塑料制品和PVA基复合材料的多层次结构，实现其高性能化。通过PVA加工方法的创新，突破PVA因传统湿法加工仅能制造纤维、薄膜或用于助、辅材料的局限，拓宽非石油路线PVA应用领域，推动PVA行业发展，为国民经济可持续发展提供特色新材料，发展高分子材料科学理论与实践。

大力发展非石油路线高分子材料，减少高分子材料工业对原油尤其是进口原油的依赖, 是国家科技发展的战略任务之一。PVA是重要的可由煤、天然气等非石油路线大规模工业化生产的高分子材料，近年来发展十分迅速，我国PVA生产能力从2008年的66万吨增加到2012年的120万吨，预计2015年将突破200万吨。但PVA多羟基强氢键的特点，使其分解温度与熔点接近，难于热塑加工，其应用基于溶液法，仅能制备纤维、薄膜等低维制品或用作助、辅材料，应用市场有限，目前我国PVA表观消费量不到70万吨，产能严重过剩，束缚了PVA工业的进一步发展，迫切需要建立实现PVA热塑加工的新原理新技术，开拓PVA成为新型塑料的应用新领域，这是国民经济发展的关键需求，高分子材料科学的重要研究领域。.本项目研究聚乙烯醇基高分子材料制备和高性能化的基本科学问题，按计划认真开展研究工作，取得系统的、有特色的重要创新性研究成果，出色完成研究计划，全面达到预期目标：1）建立和发展了实现PVA热塑加工的新理论、新方法：研究了数种新型含氮分子复合改性体系，获得90℃以上热塑加工窗口，深入研究体系组分间相互作用，水状态和蒸发行为，PVA熔融结晶行为及熔体流变行为；2）建立了系统的PVA热塑加工新技术：全面实现PVA熔融纺丝、吹塑成膜、挤出注塑、中空制品吹塑成型及热塑发泡等，率先开展了PVA微型热塑加工研究，阐述其机理；3）通过热塑加工制备新型PVA/无机填料、PVA/生物质复合材料，研究其基本科学问题，首次实现高填充PVA纳米复合材料的微型注塑加工；4）研究成果在PVA生产龙头企业推广应用，建成50吨/年PVA熔纺中试生产线和500吨/年可热塑加工PVA母料中试生产线，体现了基础研究对行业发展的引领作用；5）开展了卓有成效的国际合作和交流：以本项目为依托，与英国Bradford大学Phil Coates教授领导的研究团队联合申请获准国家自然科学基金重大国际合作研究项目及英国医学研究理事会和中国科技部资助的合作研究项目，合作建立国际聚合物微型加工中心，率先在国际上开展了PVA基复合材料微型加工研究；6）发表期刊论文30篇（SCI收录22篇），学术会议论文15篇（邀请报告4篇），获准授权中国发明专利3项，申请发明专利3项。培养博士研究生7人，硕士研究生10人。