技术成果

可加工聚酰亚胺的制备及其产业化关键技术

技术简介及特点 常规的聚酰亚胺树脂难溶解、难熔融，因而限制了其工业上广泛应用的可能 性。目前，商业化的聚酰亚胺树脂及产品的生产技术主要由美国、日本、欧洲、 韩国等少数发达国家进行技术垄断，相关产品因为涉及到军工应用而对我国限售。 本项目通过采用先进的合成工艺，优化聚酰亚胺树脂制备路线，降低了生产成本。 所制备的聚酰亚胺树脂具有优异的可溶解加工性、耐热稳定性、良好的机械性能 等，可加工成薄膜、纤维、泡沫、涂料及胶粘剂等产品形态，可在气体分离、介 电、隔热、隔声等领域应用。另外，相关技术打破了国外的技术垄断。 专利及进展情况 本项目已申请相关国家发明专利 3项，获得授权专利 1项。 产业化前景分析 在众多的聚合物中，聚酰亚胺是唯一在每一个先进应用领域都显示出突出性 能的聚合物。目前，聚酰亚胺的应用领域主要包括：薄膜、涂料、先进复合材料、 纤维、泡沫塑料、工程塑料、胶黏剂、分离膜、光刻胶等，可广泛应用于航空航 天、微电子、原子能、电气绝缘、液晶显示、汽车、医疗、卫星、核潜艇、精密 机械包装、膜分离技术等领域。近年来，国家出台了一系列的政策支持聚酰亚胺 行业的发展，2016 年，工信部印发了《纺织工业发展规划（2017-2020 年）》，提 出：推进碳纤维、芳纶、聚酰亚胺纤维品种开发及应用。2016 年，国家发展改 革委、财政部、商务部三部门联合下发了《关于发布鼓励进口技术和产品目录的 通知》（2016 年版）。该鼓励进口技术和产品目录包括：聚酰亚胺纤维及材料成 套装备的设计制造技术、聚酰亚胺纤维。随着中国航空、航天、微电子、纳米、 液晶、分离膜等行业发展规模的扩大，对于聚酰亚胺的需求

催化湿式过氧化氢氧化技术处理工业废水

大连化物所从2005年就开始了CWPO技术的研究工作。 在CWPO技术中，非均相催化剂将活性组分负载于载体上，具有活性组分不易流失，催化剂易从水中分离、可循环使用的优势，并大大减少了对反应设备的腐蚀和副反应的发生。大连化物所针对不同性质的工业废水已研发多种高效催化剂，且具备100吨/年的催化剂生产能力。CWPO技术目前已在垃圾渗滤液、煤化工废水及印染废水等多行业废水处理领域中有着重要应用，该技术既可用于废水生化前的预处理，又可用于废水的深度处理。2011年，大连化物所成功完成了CWPO技术处理辽宁宏丰印染废水的中试放大实验，印染废水经CWPO处理后，COD去除率接近80%，色度去除率约90%，处理成本在2.3元/吨。2015年，大连广泰源环保科技有限公司采购大连化物所研发生产的CWPO催化剂60吨，用于处理垃圾渗滤液废水，处理后可达标排放。大连化物所将CWPO技术与广泰源环保科技有限公司的MVR技术进行集成。该组合处理工艺包括预处理系统-蒸发洗气系统-催化湿式过氧化氢氧化系统。蒸发洗气系统处理后出水温度在60-100度之间，出水COD值为80-200 mg/L，催化湿式过氧化氢氧化处理后废水COD值低于50 mg/L。2016年，大连化物所与中钢集团鞍山热能研究院有限公司合作，成功完成了CWPO技术处理煤化工废水的中试研究。2017年，中钢集团鞍山热能研究院有限公司采购大连化物所研发生产的CWPO催化剂100吨，用于煤化工废水处理的工业化放大。该项目进展顺利，近期将开车投入使用。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院

聚甲基丙烯酰亚胺（PMI ）泡沫制备技术

聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫由甲基丙烯酸（MAA）与甲基丙烯腈（MAN）共聚物发泡得到的 闭孔、刚性硬质泡沫。PMI 泡沫呈白色或浅黄色，具有轻质、高强、环保、耐高温、低介电、易加工、耐 疲劳、易粘接、高闭孔率等特点。PMI泡沫与碳纤维，玻璃纤维，铝合金等通过三明治结构组成的新 型复材料，可以简化工艺，缩短周期，解决蜂窝芯材所面临的孔格粗、易吸潮、易脱粘的问题和传统 泡沫芯材强度低、模量低、耐热性差的问题，提升复合材料夹层结构件的寿命可靠性。在航空航天 领域，某些部件泡沫夹层结构已取代蜂窝夹层结构，成为飞行器减重增强的手段之一，PMI泡沫在 适当高温处理后，能承受复合材料固化工艺的高温要求，使得PMI泡沫在航天航空领域得到了广 泛的应用；雷达天线系统中，PMI 泡沫在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上也 能经受外部恶劣环境的作用；PMI 泡沫与碳纤维，玻璃纤维，铝合金等通过三明治结构组成的新 型复材，更可应用于无人机，风力发电，汽车制造，轨道交通，船舶游艇等多个领域。 本项目研发了一种独特的 PMI 制备工艺技术，制备的 PMI 泡沫高分子链具有完整的酰亚胺 环结构及链间交联结构，极大地提高了材料的耐热压性能，并且，我们的PMI泡沫具有优异的高温 尺寸和重量稳定性，为复合夹芯材料制备工艺提供了必要的质量保证，克服了PVC、PUR 等芯材在 热压成型过程中可能出现的泡沫崩塌以及面料结合不牢、闭气鼓包等质量问题。目前得到产品经 过检验指标远高于市售高品质产品。

丙烯双氧水合成环氧丙烷

DMTO等甲醇制烯烃技术已大规模工业化应用；合成气制烯烃已完成中试验证，即将产业化； 丙烷脱氢、轻烃裂解、石油脑裂解等工艺已大规模产业化。上述工业装置产出大量丙烯，除了制造 聚丙烯外，其高值利用受到了工业界和学术界的高度关注。环氧丙烷是丙烯的高值下游产品，也是 丙烯的第二大衍生物，主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇和丙二醇醚等，广泛应用于化工、轻工、医 药、食品和纺织等行业。目前我国环氧丙烷产能已达到327万吨/年，且呈逐年递增趋势。预计到 2022 年，将达到500万吨 /年。由中国科学院大连化学物理研究所联合天津大沽化工股份有限公 司开发的液固循环流化床过氧化氢直接氧化丙烯制环氧丙烷新工艺（FHPPO） 已于 2019 年与企 业签订技术开发合同，2021 年签订技术转让合同，已成功完成中试试验，并于2022年初完成中试 现场鉴定。相比现有氯醇法、共氧化法和HPPO工艺，FHPPO工艺强化了反应过程传热传质速率， 有效地抑制了副反应的发生，提高了双氧水有效利用率和产品选择性，极大地简化了工艺生产操 作流程。该新工艺的开发及产业化对提升我国环氧丙烷行业至国际最先进水平，实现环氧丙烷安 全、绿色、清洁生产，保障我国碳三资源产业链的可持续发展具有重要意义。

丙烯环氧化制环氧丙烷（HPPO）技术

环氧丙烷（PO）是丙烯下游重要的衍生物，其全球产能已超过 1000 万吨。 环氧丙烷广泛应用于化工、轻工、医药、食品和纺织等行业，是一种重要的基本 有机化工原料和化工中间体。近几年来，中国聚氨酯行业蓬勃发展，PO 作为该 行业最重要的基础原料，需求量不断增加，市场前景广阔。丙烯直接环氧化法 （HPPO法）是以TS-1分子筛为催化剂，以双氧水和丙烯为原料直接氧化制备环 氧丙烷的新工艺，该过程工艺流程简单，产品收率高，具有无可比拟的环保和经 济优势，也是目前国内唯一允许产品出口的生产工艺。目前，国内的 HPPO 工业 化装置均没有正常运行，其核心原因是催化剂的活性和稳定性仍需进一步提高。 本课题组开发了TS-1合成新方法，合成的TS-1分子筛具有高含量的骨架钛物种 和纳米尺度的粒径，在丙烯环氧化反应中双氧水的转化率和有效利用率均得到明 显提升；开发了 TS-1 分子筛成型技术，保持了分子筛原粉的高活性同时提高了 产品中 PO 的选择性。与目前国内外现有技术相比，双氧水的转化率、丙烯单耗、 甲醇用量都有不同程度的降低，解决了目前HPPO技术中存在的流出物中PO浓度 较低、甲醇循环量大、能耗高以及副产物含量高的关键问题。已完成丙烯直接环 氧化制被环氧丙烷（HPPO）技术开发，可与企业合作共同进行10万吨/年及以上 规模工业示范。  合作方式 合作开发  投资规模 大于1亿 辽宁省大连市中山路457号 116023 Tel: 0411-84379025 http://www.dicp.ac.cn Ni@SiO 纳米反应器催化甲烷干重整制合成气

低短链氯化石蜡含量的中长链氯化石蜡工业生产技术

利用氯气与石蜡反应得到的氯化石蜡产品广泛应用于PVC增塑剂、阻燃剂、皮革、纺织和金 属切削液等行业。同时，氯化石蜡也是我国氯碱化工企业平衡氯气的重要产品。按所使用石蜡原料 中正构烷烃碳链长度可将氯化石蜡分为三类：短链氯化石蜡、中链氯化石蜡和长链氯化石蜡。近 年来，研究不断发现短链氯化石蜡对环境有负面影响。联合国环保署已召开审查会议将短链氯化 石蜡列入了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》禁止使用的持久性有机污染物清单之中。 短链氯化石蜡以及含短链氯化石蜡超标(>1%)的氯化石蜡产品将很快被禁止生产、销售和使用。 本项目利用催化热氯化技术使氯气与石蜡在较温和的条件下反应得到短链氯化石蜡含量 <1%的氯化石蜡产品。最优工艺比传统热/光氯化工艺效率提高30%，由此得到短链氯化石蜡含 量为0.1%的氯化石蜡-52 产品，质量符合欧美产品标准。煤( 合成气)制油副产的重蜡也可以用 3 作低短链氯化石蜡含量的中长链氯化石蜡生产的原料。技术经过 6 m 反应釜规模工艺试用。获得 中国发明专利1件(余正坤等，一种多氯烷烃的合成方法，专利号ZL 201110282332.X，授权时间 2014-11-19)。 Cl2 C14-18液蜡 + C19-30固蜡 中长硅氯化石蜡 催化剂 Cl2

制备工艺研究

我国石油化工催化裂解装置副产大量 C4 资源，主要成分为丁二烯、叔丁醇、异丁烯等。经 过分离丁二烯等其他成分后，可得到大量叔丁醇、异丁烯，而且在催化剂作用下叔丁醇可脱水 得到异丁烯，因此以异丁烯为原料制备其高附加值下游产品甲基丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯是充 分利用C4的有效途径。目前，工业上以异丁烯为原料直接制备甲基丙烯腈是高温气相反应工艺。 甲基丙烯酸甲酯的制备工艺主要是三步法，并且国外垄断现有的主要工艺技术。由异丁烯催化 氧化得到甲基丙烯醛，再由甲基丙烯醛直接氧化氨化（或酯化）为甲基丙烯腈（或者甲基丙烯 酸甲酯）；该工艺路线简化了甲基丙烯醛氧化过程及分离中间产物的设备，原子经济性高，可实 现甲基丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的绿色化生产。目前，异丁烯制备甲基丙烯醛技术已经成熟， 本项目为甲基丙烯醛一步液相催化氧化氨化（或者酯化）为甲基丙烯腈（或者甲基丙烯酸甲酯）。 甲基丙烯腈：甲基丙烯腈是一种重要的有机合成原料，尤其是制备聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）的 原料⸺重要的芯层材料，用于航空航天、车辆、船舶等高科技领域。研发了一种含锰催化剂材 料用于制造塑料、涂料、粘合剂、PVC 改性剂、高档轿车漆、纺织浆料、高级酯类油品添加剂 等精细化学品。研发由一种甲基丙烯醛分钟氧选择氧化同时和甲醇发生酯化反应生成甲基丙烯 酸甲酯的新型纳米金催化剂材料，与已有工业化催化材料相比，本项目催化材料制备过程简单， 催化剂成分简单，反应条件温和，催化剂效率高等特点。

500 万 ~1000 万

甲基丙烯酸甲酯（MMA）是一种重要的有机化工原料，主要用来生产有机玻璃（聚甲基丙烯酸 甲酯，PMMA），也用来制造其它树脂、塑料、涂料、粘合剂、润滑剂、木材和软木的浸润剂、电机线圈 的浸透剂、纸张上光剂、印染助剂和绝缘灌注材料等，用途十分广泛。近年来，亚洲市场对电子/电 器/光学用品、显示标志、各种照明设备和灯具需求旺盛，推动了MMA行业的快速发展。此外，在 玩具、文具及其他物品对透明树脂需求继续大增的同时，LCD核心元件背光用光板和广告宣传标 志牌等用途的需求量也有很大发展。 目前，丙酮氰醇法和异丁烯法（甲基丙烯酸-甲醇酯化法）是MMA主流工艺，技术成熟可靠， 各有优缺点。丙酮氰醇工艺简单，产品质量较好，经济性较好。但是，受到原料氢氰酸来源和环保等 多方面因素限制；氢氰酸和硫酸腐蚀性很强，对设备耐腐蚀性要求很高。异丁烯法（甲基丙烯酸- 甲醇酯化法）原料易得、产品质量好，对环境影响较小。但是，甲基丙烯酸腐蚀性较强，对设备耐腐 蚀性要求较高；工艺流程较长，能耗较高。最新的异丁烯法（甲基丙烯醛- 甲醇一步氧化酯化法）可 以有效缩短工艺流程，大幅度增强异丁烯法的竞争力。甲基丙烯醛来源除了异丁烯氧化外，也可以 通过乙烯甲酰化合成丙醛，丙醛再和甲醛缩合而制得。目前，甲基丙烯醛和甲醇一步氧化酯化新工 艺被日本旭化成垄断，如果能成功开发此新工艺，将对打破国外技术垄断和提升我国MMA 行业水 平起到极大推动作用。同时，可满足我国快速增长的MMA市场需求。 本项目聚焦于纳米金催化剂高效制备及催化甲基丙烯醛和甲醇一步氧化酯化制甲基丙烯酸 甲酯，空气或氧气作为氧化剂。已完成催化剂 3800 小时长寿命考察，纳米金催化剂性能优异。甲 基丙烯醛几乎完全转化，MMA 选择性可达到 98% 以上。已于 2016 年与企业签订技术开发合同， 2019年签订催化剂技术转让合同，2020年完成了项目中试，20

甲基丙烯腈绿色清洁制备工艺研究

甲基丙烯腈是一种重要的有机合成原料，尤其是制备聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）的原料⸺重 要的芯层材料，用于航空航天、车辆、船舶等高科技领域。还可用于制造塑料、涂料、粘合剂、PVC改 性剂、高档轿车漆、纺织浆料、高级酯类油品添加剂等精细化学品。目前，工业生产技术被国外垄 断，主要是以异丁烯为原料直接制备甲基丙烯腈是高温气相反应工艺，该步骤存在异丁烯成本高， 能耗大，流程复杂，选择性差（副产氢氰酸、乙腈、丙烯腈、二氧化碳和聚合物等），污染大，对催化剂 的设计和制备要求高等问题。本项目开发了甲醛和丙醛为原料，经Mannich缩合法得到甲基丙烯 醛，再由甲基丙烯醛一步液相催化氨氧化制备甲基丙烯腈的两步工艺技术。第一步甲醛和丙醛缩 合法制备甲基丙烯醛工艺，具有反应条件温和、操作简单、副产物少等优点，具有良好的工业应用 前景。第二步工艺开发的甲基丙烯醛催化氨氧化制备甲基丙烯腈的新型廉价金属催化剂材料，具 有制备简单，反应条件温和（<100 ℃）、催化剂效率高、循环稳定性好等特点。 本项目研发的液相 制备甲基丙烯腈工艺路线，以甲醛和丙醛为原料，具有反应条件温和，后处理简单，原子经济性高， 绿色环保等优点，可实现甲基丙烯腈的绿色化生产。该工艺路线中试放大生产的产品纯度高，色度 低，适合于下游产品PMI 的制备，具有很强的经济效益和市场竞争力。

VOCs催化脱除技术

项目简介及应用领域 挥发性有机气体（VOCs）是导致大气雾霾的重要诱因，VOCs 的排放涉及化工、喷涂、印刷、制药、塑料和橡胶加工等众多行业，其成分复杂，大体包括 三苯类（芳香烃、多环芳香烃等）、含氧类 VOCs（醇类、酮类、酚类、醛类和酯类等）、烃类（如烷烃、烯烃）、含杂原子 VOCs（如卤代烃等）以及低碳烷烃类（如乙烷、丙烷等）。鉴于 VOCs 对环境和对人体健康的危害，其排放控制引起了各国政府的高度重视。美国、欧盟、日本等相继出台了一系列 VOCs 排放标准及减排计划。我国在十三五规划纲要中，明确提出将 VOCs 排放纳入总量控制范畴。VOCs 的排放控制技术主要可分为物理回收和化学降解两大类技术，而化学降解法中的催化氧化技术，具有适用处理废气浓度范围广、能彻底将 VOCs 转化为 CO2 和 H2O，无二次污染问题，并且可处理易燃易爆气体，是 VOCs 净化 的最有效方法。大连化物所在科技部重点研发项目、自然科学基金项目、中科院STS 项目等资助下，针对典型的四类 VOCs 气源特点，进行了 VOCs 氧化催化剂 及工艺技术的开发。开发出针对含氧类 VOCs、芳香类、低碳烷烃类以及含杂原子类等系列 VOCs 净化催化剂。开发的广谱性燃烧催化剂，已成功应用于涂装、印染、石化等 5 个工业项目。开发的耐卤素燃烧催化剂也已应用于对苯二甲酸尾气催化净化工业项目中。此外，开发的丙烯酸尾气、丙烯腈尾气净化催化剂已完成工业侧线试验， 正在进行工业推广应用。目前，在耐硫燃烧催化剂方面也取得较大进展，有望近期完成工业侧线试验。同时，还开发出蓄热催化净化工艺（RCO）、吸附-浓缩-催化净化

一种基于G四聚体的荧光法检测纳米银颗粒的方法

必要性及需求分析:纳米银是将粒径制备到1-100nm的金属银单质，其粒径大多在20nm左右，具有广谱杀菌作用，而且不产生耐药性，因此在多个领域中（医疗卫生、纺织、涂料、日用品和化妆品、农业生产等）得到广泛应用。人工纳米银颗粒的大量生产和使用将不可避免的导致其进入环境并在环境中扩散。然而，大量研究表明，纳米银可能对生态环境和人类健康带来潜在的负面影响。例如，纳米银在洗涮过程中很容易渗漏到废水中，从而破坏处理厂处理废水所用的有益细菌；还可以对湖泊或河流中的水生生物造成威胁；纳米银在杀菌的同时，其性能也会影响土壤中环境友好型菌落的生长及繁殖，从而降低土壤的使用价值；纳米银可以与一些代谢酶相互作用，从而对体内代谢途径造成影响；纳米银也对人体健康具有潜在的危害，研究表明，纳米银的毒性与其内部特征及氧化状态有关，最终导致炎症、细胞毒性以及遗传毒性等的发生。日益增加的纳米银的使用逐渐引起大家对其造成的环境危害和潜在健康威胁的重视；然而，对于纳米银的检测很少有报到，而且大都基于传统的质谱、色谱等分析方法，耗时费力并且费用昂贵；因此，急需发展简便快速的方法来检测环境中纳米银的含量。G-DNA是一段富含G碱基重复序列的单链DNA，在钾离子存在的情况下，通过G碱基间Hoogsteen氢键形成G四分体，进而通过非共价的π-π堆积作用形成具有更高结构顺序的G四聚体结构。已有研究表明银离子可以与G碱基相互作用从而破坏G四聚体的结构。利用此特性，已经报道了利用G四聚体生物传感器检测水样中重金属离子的方法。在我们的研究中发现纳米银颗粒也可以破坏G四聚体的结构，并且纳米银粒径越小，作用越明显。然而通过G四聚体无

高效节能永磁电机

在结构设计上，采用了复合绕组、场路结合优化设计及预老 化工艺，使得电机的性能得到了明显的提升，具有异步电动机的 自启动特性，但不需要专门的启动控制器。与异步电机（感应电 动机）相比，可显著提高功率因数，减少定子电流和定子电阻损 耗，而且在稳定运行时没有转子电阻损耗，是电机节能的重要方 向之一。 技术指标： 效率比同容量感应电动机提高 2～8 百分点;功率密度比同容 量异步电动机提高 15%左右;在 25%～120%额定负载范围内均可以 保持较高的效率与功率因数，使轻载运行时节能效果显著；以纺 织行业加弹机为例，原设备采用三相异步 5.5KW/4 极电机 6 台， 15KW/4 极电机 1 台，采用高效节能永磁电机技术，节能 30%以上。 广泛应用于纺织行业中的橡筋机、加弹机、细纱机及剑杆织 — 37 — 机；电动汽车；轨道交通；采暖通风、石油、钻井、船舶推进等 领域。

新型水性聚氨酯固色剂的开发与应用

属纺织品染整技术领域，获陕西省国际合作重点项目和西安市技术转移促进工程资助，合成阳离子型固色剂用于纺织品染整。

可穿戴天线

可穿戴天线在数据无线传输中发挥着重要作用，但可穿戴天线的设计与常规天线有很大的不同。首先是人体对于天线辐射有非常大的散射作用。天线在人体附近会出现增益降低，匹配变差，方向图恶化等现象。其次，柔性可穿戴天线需要在各种物理形变，温度、湿度变化的情况下保持性能的稳定性。另外，人体在长期电磁辐射环境下的安全风险也要在天线设计的同时予以考虑。所有这些问题都给可穿戴天线的设计带来了巨大的挑战。而近年来，电磁超材料的研究取得了长足的进展。作为一种人工合成的材料，超材料可以拥有多种自然界中很少存在、甚至不存在的特性。这些特性给予了天线设计一个新的思路，使设计者在材料选择中有更大的自由度。基于超材料的多种新型天线已经展示出了新颖、优异的性能，如双频、多频工作，尺寸的超小型化，以及各种可重构能力。虽然这些性能对于可穿戴领域有很强的吸引力，但现阶段对于超材料的研究还是主要集中在传统天线领域，在可穿戴领域，基于超材料的天线设计并不多见。基于以上背景，该项目研究一方面，可穿戴领域迫切得需求天线设计的创新理论，另一方面，基于超材料的天线显示出了多种优异的性能。因而，研究思路是将这两个当前最有活力的研究领域结合起来，将电磁超材料的理论引入可穿戴天线设计领域，大幅度的提高可穿戴天线的性能，丰富其功能。图1.几种可穿戴天线设计（左上：一种双频纺织天线被ElectronicsLetters选为彩色特征文章；右上：双频纺织天线的SAR仿真；左中：一种与纽扣集成的可穿戴天线；右中：一种基于人工磁表面的低剖面可穿戴宽带天线；左下：一种空间分集双频天线；右下：一种方向图可重构分集天线）