一、项目研究的重要意义
氟烃类物质对大气臭氧层有极大的破坏作用,氯氟烃类物质上升至大气平流层后,在对人类有害的太阳C波长的紫外线作用下,释放出氯原子,氯原子和臭氧分子发生反应生成不稳定的氧化氯和氧气,氧化氯与氧后分解出氯游离基和氧,氯又会和臭氧反应消耗臭氧,这一连锁反应可以重复千万次,也就是说,一个氯原子可以破坏千万个臭氧分子,随后分解发生联锁反应。破坏臭氧层,科学推算得知,大气层中的臭氧若减少至原来的1/5,是地球动植物能否生存的临界,超过这个数据就会危及到人类的生存,由此可见含氯氟烃的化合物对人类的生存影响是多么的重大,减少和淘汰含氯氟烃的物质对保护人类赖以生存的地球环境是多么的重大和迫切,正是因为这么的重要和迫切世界各国政府才签订了蒙特利尔协议书,按照公约的约定2030年以前将完全禁止使用现有的各种含氯氟烃的化学物质,正是因为这么的重要,研究新的化学物质替代氯氟烃,履行我国和世界各国签订的国际公约,保护地球环境是多么的重要。
聚氨酯泡沫等是使用氯氟烃的重要领域,在过去的70多年中,尽管全世界的科学家们都在研究如何消除氢氟烃,但是没有研究出可以完全替代氯氟烃的物质,由于缺乏理论依据导致所有的研究都停留在物理发泡上,这是因为没有发现能够和异氰酸酯发应产生气体的有机化合物,突破这一技术的关键就是设计和合成新物质,研究新理论,寻找新反应。
二、聚氨酯发泡剂的研究进展
本项目研究始于2004年,在无国家经费支持和比较艰苦的条件下,历经10年,攻坚克难,完成了理论上的研究并获得突破,设计合成了多个高活性的有机化合物,应用于泡沫材料的发泡中取得成功,主要研究成果如下:
1.设计合成了能和异氰酸酯反应产生二氧化碳气体的有机新物质,该反应为聚氨酯化学发泡剂研制提供了理论依据。
2.聚氨酯化学发泡剂的ODP为零、GWP为1,完全符合绿色环保要求,满足在聚氨酯硬泡中的应用要求,综合性能优良,可替代全球所有含氯氟烃发泡剂和其它物理发泡剂!
3.化学发泡剂的研制成功使我国在聚氨酯发泡理论和技术领域第一次超越了欧美等发达国家,将引起世界聚氨酯工业的革命性变化,潜在经济效益巨大。
4.化学发泡剂研制成功将对我国和世界各国在2030年以前禁止使用含氯氟烃化合物,淘汰所有含氯氟烃等物理发泡剂,履行蒙特利尔协定书的国际公约,保护大气臭氧层和地球环境提供技术支持,对落实和实现习近平主席和奥巴马总统今年六月会谈达成的共识,消除氢氟烃意义重大,社会环境效益、生态效益无可估量。
5.项目于2013年2月25日在北京通过了技术鉴定,参与鉴定会的三名中科院院士和工程院院士对项目的研究给予了高度评价,现已申请了发明专利。
化学发泡剂的研究成功已经引起欧美等国际著名公司的重视,从2011年10月开始,德国、美国的一些著名公司多次派人前来观摩发泡试验,确认真实性,商谈技术交流和合作。
国家环保部外经办的专家和领导从报纸上看到项目鉴定的信息后,引起了他们的重视,先后两次派人前来考察,最后由清华大学等高校教授组成的专家组到山东理工大学作了全面的考察,观看了实验过程,对现场制备的泡沫材料性能作了第三方检测,确认技术的可行性。环保部外经办的各位专家和领导对国家高度负责和严谨的工作态度、敬业的精神让我们深受感动,各位专家教授给予我们的支持和指导让我们受益匪浅,增强了我们做好替代研究为国争光的信心,我们确信这一新技术必定会推向世界造福人类。
三、需要创造条件继续开展深入研究
1.理论研究方面
由于缺乏经费和试验条件所限,新物质结构、反应机理等未能进一步被确认,需要对新物质在有机合成和化学科学中的应用作大量的研究;利用这一新化学反应通过提高异氰酸酯基团在分子中的比例提高气化效率,高效气化反应产生的动力有可能用于多种推进动力学领域,潜在的科学价值和应用价值重大。
2.应用方面
开展化学发泡剂系列产品的研究和开发,优化合成工艺,像氟利昂、141b、HFC-365、245这三代发泡剂的问世一样,新一代发泡剂的问世也必须经历不断的完善和改进,提升化学发泡剂的综合性能,需要研制合成更适合于化学发泡剂的低粘度聚醚、聚酯、阻燃聚醚产品,进一步提高和化学发泡剂的协同效果和应用性能。
3.在其他国防和工业领域
基于气化反应的原理可用于各种高分子新材料和特种材料的研究和应用中,为各种泡沫材料的制造提供技术思想和路线;基于气化反应的可控性可用于特种条件下的推进系统如航天或航空领域;基于泡沫材料优良的低温保温性能可用于极冷状态下的保温工程等等。
4.产业化方面
化学发泡剂、新型聚醚、聚酯的产业化,建设国际一流的泡沫材料技术研发中心、工程示范基地和研究基地。