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高分子领域十九家国家工程研究中心介绍

----研究领域、核心成果、合作模式等

· 导电塑料

截至2024年末,纳入新序列管理的国家工程研究中心共206个,其中19家一直致力于高分子领域的工程研发和技术合作:

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1. 聚合物新型成型装备国家工程研究中心(依托华南理工大学)

- 研究领域:

专注于高分子材料新型成型加工技术与装备,如振动剪切流变和体积拉伸流变加工方法。

- 核心成果:

- 发明高分子材料加工成套技术装备,提升加工效率与材料性能,获国家技术发明奖2项、专利金奖2项。

- 推动理论创新,提出高分子材料流变加工新原理,广泛应用于轻工机械与高端制造领域。

- 学术贡献:

发表SCI/EI论文近200篇,出版著作6部,主持国家863、973等重大科研项目40余项。

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2. 轮胎先进装备与关键材料国家工程研究中心(依托青岛科技大学)

- 研究领域:

轮胎用高分子复合材料(如橡胶)、先进制造装备及循环利用技术,绿色轮胎用高性能橡胶复合材料、智能成型装备及轮胎全生命周期管理技术。

- 核心成果:

- 开发节能环保新概念轮胎,实现低能耗、高安全性的轮胎制造工艺。

- 开发白炭黑/溶聚丁苯橡胶纳米复合材料,轮胎滚动阻力降低20%,达欧盟A级标准。

- 首创轮胎RFID电子标签植入技术,实现生产-使用-回收全程数据追踪。

- 搭建行业实验分析平台,提供第三方测试服务,提升产业国际竞争力。

- 合作模式:

联合软控股份、赛轮集团等企业,建设8个研究室及2个实验中心,形成产学研协同创新体系。通过美国SMARTWAY、欧洲轮胎标签法认证,产品出口占比超60%。

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3. 郑州大学橡塑模具国家工程研究中心

- 研究领域:

聚焦高分子及其复合材料成型加工、模具优化设计与制造,涵盖数值模拟、轻量化材料、功能纳米复合材料及国家战略领域用高分子制品研发。

- 核心成果:

- 研制出“神七”出舱宇航服头盔面窗,具备高抗冲击性、防辐射和高光谱透过率,并持续承担“神九”“神十”等国家航天任务。

- 在透明塑料件成型、微孔发泡注塑等技术领域实现自主创新,推动航空航天、汽车工业等领域的高分子材料应用。

- 团队与设备:

由申长雨院士领衔,拥有超亿元精密设备,主持多项国家“973”“863”计划及载人航天项目,获国家科技进步奖2项。

4. 工程塑料国家工程研究中心(依托中国科学院理化技术研究所)

- 研究领域:

以改性尼龙、聚碳酸酯(PC)等高性能工程塑料为核心,同时开发生物基可降解材料(如PBS聚酯)、抗菌材料及纳米复合材料。

- 核心成果:

- 开发出共聚级PBS聚酯合成技术,利用秸秆发酵制备丁二酸,推动生物降解材料的产业化。

- 建立千吨级无机抗菌剂中试生产线,参与制定光触媒国家标准,推动绿色包装和抗菌产业发展。

- 服务模式:

采用“研究中心+分析测试中心+产业化基地”多机制管理模式,覆盖材料研发、检测认证及成果转化全链条。

- 产业化:

与海尔合作成立公司,推出抗菌家电系列产品,获国家科技进步二等奖。

5. 纳米制备技术国家地方联合工程研究中心(中国科学院长春应用化学研究所)

- 研究领域:

开发多中心催化体系及序列可控降解高分子,重点突破聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)等生物可降解材料的制备与回收技术。

- 核心成果:

- 合成多活性中心席夫碱催化剂,一步法制备熔点超220℃的聚乳酸,显著提升材料耐热性。

- 建成国内首条千吨级己内酯生产线,打破国外技术垄断。

- 应用方向:

服务于环保高分子材料开发,推动可降解塑料在医疗、包装等领域的应用。

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6. 高分子材料工程国家重点实验室(四川大学,虽属国家重点实验室但相关成果显著)

- 备注:

虽未明确列为国家工程研究中心,但其研究方向和成果对行业具有重要参考价值:

- 研制耐高温聚苯硫醚(PPS)、高分子电池隔膜,实现锂电池隔膜国产化并出口全球。

- 开发血液透析器材料,临床应用超8000万人次,填补国内空白。

7. 合成纤维国家工程研究中心(依托中国纺织科学研究院/中国石化上海石化)

- 研究领域:

聚焦合成纤维(聚酯、涤纶、腈纶、丙纶等)的切片改性、聚合、纺丝、后加工技术,开发成套设备集成及工程化技术。

- 核心成果:

- 突破连续式阳离子染料可染聚酯工艺、复合型导电纤维研发,推动化纤产业节能降耗和产品升级。

- 研发聚苯硫醚(PPS)纤维工程化技术,提升耐高温纤维国产化水平。

- 团队与设备:

拥有博士、硕士20人及高级工程师团队,配备先进的聚合纺丝设备及中试平台,累计完成科研项目100余项,获专利30余件。

8. 橡塑新型材料合成国家工程研究中心(依托中石化北京燕山分公司)

- 研究领域:

橡胶与塑料高分子材料的结构分析、性能测试及合成技术开发。特种橡胶(氢化丁腈、氟橡胶)合成、高性能聚烯烃弹性体(POE)及加工助剂开发。

- 核心成果:

- 建立高分子材料全面分析测试基地,支撑燕山石化合成橡胶与工程塑料产业化。

- 推动丁基橡胶、溶聚丁苯橡胶等高端合成橡胶的国产化突破。开发万吨级溴化丁基橡胶生产线,满足疫苗瓶塞高端市场需求。

- 突破溶液法POE合成技术,产品拉伸强度超25MPa,用于光伏胶膜替代EVA。

- 团队与设备:

下设7个科研开发部门,分析检测部配备30名技术人员及全套测试仪器,主导行业标准制定。

- 产业链协同:

联合中石化北化院、北京化工大学构建“单体-聚合物-制品”研发体系,申请专利200余项。

9. 聚烯烃国家工程研究中心(依托北京化工研究院)

- 研究领域:

聚烯烃高效催化剂研发、聚合工艺评价及成套技术开发。

- 核心成果:

- 自主开发聚丙烯N型催化剂,技术转让美国菲利普斯公司,成为国际市场第二大聚丙烯催化剂品种。

- 推动中国聚烯烃技术从依赖进口到国际领先,支撑国内合成树脂产业升级。

- 团队与设备:

国家及中石化累计投入超1.3亿元,建成催化剂研发、聚合工艺评价等综合平台,技术实力达国际先进水平。

10. 纤维基复合材料国家工程研究中心绍兴分中心(依托绍兴文理学院)

- 研究领域:

特种战略纤维基复合材料、民用工程纤维基复合材料、大健康产业纤维基复合材料。

- 核心成果:

- 整合长三角纺织资源,推动纤维基复合材料在航空航天、医疗等领域的应用。

- 初期投入2000万元搭建实验平台,目标建成千亿级跨地域企业集团。

- 规划:

计划5-10年内达到国际先进水平,带动绍兴纺织产业改造升级。

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11. 先进聚合物国家工程研究中心(依托万华化学集团)

- 研究领域:

高端聚合物材料(如尼龙12、聚烯烃弹性体POE)、异氰酸酯(MDI)及绿色制造技术。

- 核心成果:

- 突破POE“卡脖子”技术,年产20万吨项目投产,终结进口依赖,应用于光伏及汽车行业。

- MDI技术迭代至第七代,单套产能达120万吨/年,全球领先。

- 研发投入:

2023年研发投入40亿元,聚焦新能源、电子信息、健康护理三大方向,目标2025年跻身全球化工10强。

12. 膜技术国家工程研究中心(依托天津工业大学/中科院大连化物所)

- 研究领域:

聚焦高分子分离膜技术研发,涵盖水处理膜(反渗透、纳滤)、气体分离膜(CO₂捕集、氢气纯化)及医用透析膜材料。

- 核心成果:

- 开发高性能聚酰胺复合反渗透膜,脱盐率超99.8%,应用于海水淡化及工业废水处理。

- 研制中空纤维气体分离膜组件,实现天然气中CO₂高效分离,推动低碳能源技术发展。

- 产业化应用:

建成万吨级膜生产线,产品出口欧美及“一带一路”国家,支撑碧水源、时代沃顿等企业占据全球市场份额。

13. 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心(依托贵州凯科材料有限公司)

- 研究领域:

聚合物复合改性技术(如增强、增韧、阻燃)、功能化高分子材料开发及加工工艺优化。

- 核心成果:

- 开发高流动性尼龙复合材料,用于5G基站精密注塑件,耐温性达200℃以上。

- 研制阻燃聚丙烯材料,通过UL94 V-0认证,应用于新能源汽车电池包壳体。

- 合作模式:

联合中科院化学所、贵州大学等机构,形成“基础研究-中试-产业化”链条,获国家科技进步二等奖。

14. 超细粉末国家工程研究中心(依托华东理工大学)

- 研究领域:

超细高分子粉末(粒径<10μm)制备技术,包括乳液聚合、喷雾干燥及表面改性。

- 核心成果:

- 开发聚四氟乙烯(PTFE)超细粉末,用于高端密封材料,打破杜邦公司技术垄断。

- 建成千吨级聚酰亚胺(PI)粉末生产线,应用于3D打印和电子封装领域。

- 设备优势:

自主研发超音速气流粉碎机,实现粉末粒径精准控制,获国家技术发明二等奖。

15. 工程和生态塑料国家工程研究中心(依托金发科技)

- 研究领域:

生物基塑料(PLA、PHA)、再生塑料高值化利用及全生命周期碳足迹评估。

- 核心成果:

- 开发海洋可降解PHA材料,在南海试验中180天降解率超90%。

- 建成亚洲最大再生塑料改性基地,年处理废弃塑料50万吨,碳减排量相当于种植1.2亿棵树。

- 国际合作:

联合巴斯夫、陶氏化学制定再生塑料国际标准,产品应用于宜家、可口可乐等跨国企业。

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16. 大型煤气化及煤基新材料国家工程研究中心(依托中国化学工程集团)

- 研究领域:

煤基聚合物单体(如乙二醇、己二腈)合成技术,煤制聚烯烃及高端工程塑料。

- 核心成果:

- 突破煤制聚甲氧基二甲醚(PODE)技术,替代柴油添加剂,减排颗粒物90%以上。

- 开发煤基聚乙醇酸(PGA),用于页岩气开采可降解压裂球,实现进口替代。

- 战略意义:

推动“煤化工-高分子材料”产业链整合,助力“双碳”目标下传统能源转型。

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17. 医用植介入器械及材料国家工程研究中心(依托乐普医疗)

- 研究领域:

生物可降解高分子材料(如聚乳酸、聚己内酯)在心血管支架、骨科植入物中的应用。

- 核心成果:

- 研制全降解冠脉支架,植入后2年内完全降解,临床随访再狭窄率低于5%。

- 开发抗菌骨钉材料,通过缓释银离子降低术后感染风险,获CFDA创新医疗器械审批。

- 产学研协同:

联合四川大学、北京协和医院建立临床试验基地,累计完成植入案例超10万例。

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18. 高分子复杂结构增材制造国家工程研究中心(依托西安交通大学)

- 研究领域:

光固化(SLA)、熔融沉积(FDM)等高分子3D打印技术,开发耐高温、导电等功能性打印材料。

- 核心成果:

- 发明多材料梯度3D打印装备,实现树脂-金属复合结构一体化成型,应用于航天器轻量化部件。

- 开发聚醚醚酮(PEEK)骨科植入物定制化打印技术,手术适配时间缩短70%。

- 标准制定:

牵头制定《高分子材料增材制造工艺规范》国家标准,推动行业规范化发展。

19. 功能性碳纤维复合材料国家工程研究中心(依托中复神鹰)

- 研究领域:

碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)成型工艺、功能化涂层及回收再利用技术。

- 核心成果:

- 研制T1100级超高强碳纤维,拉伸强度达7.0GPa,应用于长征火箭燃料储箱。

- 开发连续碳纤维3D编织技术,制造整体成型汽车底盘,减重40%以上。

- 产能布局:

西宁万吨级碳纤维生产基地投产,关键指标达东丽T系列水平,国产化率超95%。

总结与趋势

上述研究中心在高分子材料领域的关键突破包括:

- **绿色化与可降解**:推动PLA、PBS等生物基材料的产业化,循环利用技术(轮胎翻新)成为研发重点,响应环保政策需求。 - **高性能化**:通过催化剂创新和加工技术提升材料耐热性、力学性能,满足航空航天、新能源等领域需求。

- **自主化**:开发国产化成型装备,降低对进口技术的依赖。从催化剂(如聚烯烃N型催化剂)到成套装备(如POE生产线),逐步打破国外垄断。

- **跨界融合:高分子材料向新能源(光伏POE)、医疗(血液透析器)、电子信息等领域延伸,拓展应用场景。

- **精准化与功能化**:从通用材料转向定制化(如医用可降解支架)、多功能化(导电/抗菌)研发。

- **循环经济深化**:再生塑料高值利用(金发科技)、轮胎全周期管理(青岛科大)成为技术标配。

- **数智化制造**:3D打印(西安交大)、智能装备(轮胎RFID)推动高分子加工进入工业4.0时代。

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