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研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無(wú)催化劑縮聚的新機(jī)理，采用了一類(lèi)能夠形成五元環(huán)或者六元環(huán)酸酐的二元羧酸作為單體。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 聚酯是僅次于聚烯烴的第二大類(lèi)人工合成高分子材料，被廣泛應(yīng)用于纖維、瓶材、薄膜等領(lǐng)域，與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。大多數(shù)商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金屬化合物的催化下通過(guò)熔融縮聚合成的。銻系催化劑是目前綜合性能最好，應(yīng)用最為廣泛的催化劑，殘留在聚酯中的金屬銻對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境有潛在危害，亟待開(kāi)發(fā)新型綠色聚酯合成新方法，消除聚酯中殘留催化劑的危害。 聚酯的工業(yè)生產(chǎn)一般分為兩步反應(yīng)：（1）二元羧酸和二元醇通過(guò)酯化反應(yīng)合成低分子量羥基封端齊聚物；（2）酯交換反應(yīng)脫除二元醇獲得高分子量聚酯。其中第一步酯化反應(yīng)不需要外加催化劑，通過(guò)二元羧酸單體自身的羧基自催化即可進(jìn)行，而所謂的聚酯催化劑實(shí)質(zhì)上是第二步反應(yīng)的酯交換催化劑。只通過(guò)第一步酯化反應(yīng)就有效提升聚酯分子量，避免第二步酯交換反應(yīng)的進(jìn)行，是無(wú)催化劑熔融縮聚合成高分子量聚酯唯一有效途徑。早在高分子學(xué)科創(chuàng)立之初的上世紀(jì)20年代末，Carothers就研究了二元羧酸與二元醇可在羧酸單體自催化下熔融酯化縮聚，以期得到聚酯材料，然而產(chǎn)物分子量?jī)H有2-5 kDa，性能太差而無(wú)法應(yīng)用。酯化反應(yīng)的低平衡常數(shù)和高熔體黏度下排除副產(chǎn)物水的困難，被普遍認(rèn)為是導(dǎo)致自催化方法無(wú)法獲得高分子量聚酯的原因。1941年，英國(guó)化學(xué)家Whinfield和Dickson受Carothers研究的啟發(fā)創(chuàng)造性地提出了酯交換策略，通過(guò)酯交換反應(yīng)脫除過(guò)量的二元醇合成了分子量高、力學(xué)性能優(yōu)異的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），并由英國(guó)ICI公司在1946年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前幾乎所有的商品化聚酯都是通過(guò)酯交換路線合成的，但是為了克服酯交換反應(yīng)的能壘，催化劑的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上對(duì)此做了總結(jié)，認(rèn)為自催化酯化縮聚合成高分子量聚酯是不可能實(shí)現(xiàn)的。 研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)自催化酯化縮聚機(jī)理的深入研究，得出自催化方法無(wú)法獲得高分子量聚酯的原因僅僅在于反應(yīng)過(guò)程中的官能團(tuán)比例失衡，而非酯化反應(yīng)的低平衡常數(shù)及副產(chǎn)物難以排出。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無(wú)催化劑縮聚的新機(jī)理，采用了一類(lèi)能夠形成五元環(huán)或者六元環(huán)酸酐的二元羧酸作為單體。過(guò)量的此類(lèi)二元酸與伯二元醇酯化形成羧基封端的預(yù)聚物后，通過(guò)三步串聯(lián)的基元反應(yīng)：質(zhì)子轉(zhuǎn)移、酸酐形成和再次酯化反應(yīng)，使得體系中的醇酸官能團(tuán)比例不斷趨近于等摩爾比，從而在不需要外加催化劑的條件下獲得了高分子量的聚酯。該方法中聚酯產(chǎn)物分子量增長(zhǎng)呈現(xiàn)出獨(dú)特的“加速”模式，從而在與傳統(tǒng)工藝相近的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)熔融縮聚獲得了一系列的高分子量無(wú)催化劑聚酯，包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚（丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚（丁二酸乙二醇酯-共-對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）（PEST）等。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)進(jìn)一步深入研究聚合機(jī)理，優(yōu)化聚合工藝，解決了無(wú)催化劑熔融縮聚合成聚酯的單體普適性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等芳香族聚酯的無(wú)催化劑合成。 本成果解決了聚酯工業(yè)的百年難題，屬于國(guó)際首創(chuàng)，并擁有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有巨大的應(yīng)用潛力。

本技術(shù)開(kāi)發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三元可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯, 不僅性能與 BASF公司開(kāi)發(fā)的Ecoflex相當(dāng)，具有良好的生物降解性、加工性能和機(jī)械性能，而且合成方法相對(duì)簡(jiǎn)便，在普通的聚酯反應(yīng)器或加工設(shè)備上即可進(jìn)行。產(chǎn)品性能可通過(guò)調(diào)整共聚單元的比例或反應(yīng)時(shí)間來(lái)加以控制，從而滿(mǎn)足不同領(lǐng)域的應(yīng)用要求 主要技術(shù)、指標(biāo)： 拉伸強(qiáng)度： 10 ——40 MPa；斷裂伸長(zhǎng)率： 100%——1000% 熔融指數(shù)：3——10 g/min；分子量：4萬(wàn)——60萬(wàn) 建設(shè)投產(chǎn)條件（投入資金情況、需要的廠房、使用配套設(shè)施狀況等）： 年產(chǎn)3000噸所需儀器設(shè)備投資1000萬(wàn)元，廠房1800平米。

我國(guó)是世界第一聚酯大國(guó)(占全球總量54%以上)，聚酯纖維又是占合成纖維90%的最大合成纖維品種。纖維紡織品的阻燃是解決其著火引發(fā)火災(zāi)的重要措施。我校王玉忠院士的研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)聚酯的阻燃與抗熔滴相矛盾這一阻燃界長(zhǎng)期未解決的技術(shù)難題，創(chuàng)造性地提出了“高溫自交聯(lián)與炭化”阻燃抗熔滴新原理，開(kāi)辟了“無(wú)傳統(tǒng)阻燃元素”的全新阻燃途徑，并發(fā)展了相應(yīng)的技術(shù)，可以同時(shí)解決聚酯的阻燃與抗熔滴難題，在國(guó)際上處于領(lǐng)先水平。該團(tuán)隊(duì)成功建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)無(wú)鹵本體阻燃聚酯纖維的工業(yè)化生產(chǎn)線，解決了無(wú)鹵高效阻燃的耐久性問(wèn)題, 并成為目前國(guó)際上主流技術(shù)。本技術(shù)的阻燃效率高于其他商業(yè)化產(chǎn)品，可紡性和力學(xué)性能與純PET相近。產(chǎn)品已通過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)檢測(cè)和認(rèn)證，產(chǎn)品出口國(guó)外。

采用高速紡絲和拉伸技術(shù)開(kāi)發(fā)了高收縮滌綸，研制成具有微孔結(jié)構(gòu)、保水率15％－20％的高吸水滌綸，開(kāi)發(fā)了舒適性陽(yáng)離子染料可染長(zhǎng)絲以及共聚酯和纖維。相關(guān)成果獲2003年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、1992年度國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、1988年度上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、2002年度上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和1991度紡織部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等。

成果（技術(shù)）簡(jiǎn)介： 超支化聚酯/聚氨酯具有高度支化的結(jié)構(gòu)，與相應(yīng)的線性分子相比，其熔體和溶液黏度較低，故將超支化聚酯/聚氨酯改性水性聚氨酯除了可以提高水性聚氨酯力學(xué)性能和耐水性外，還能降低其粘度，有利于進(jìn)一步提高乳液的固含量。 項(xiàng)目來(lái)源：自行開(kāi)發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：新材料技術(shù) 主要技術(shù)特點(diǎn)： 超支化聚酯/聚氨酯改性水性聚氨酯后可使其黏度降低 20%以上，膠膜抗拉 強(qiáng)度提高30%以上。 應(yīng)用范圍：可應(yīng)用于織物涂層劑、木器漆、膠粘劑、皮革涂

成果（技術(shù)）簡(jiǎn)介： 超支化聚酯/聚氨酯具有高度支化的結(jié)構(gòu)，與相應(yīng)的線性分子相比，其熔體和溶液黏度較低，故將超支化聚酯/聚氨酯改性水性聚氨酯除了可以提高水性聚氨酯力學(xué)性能和耐水性外，還能降低其粘度，有利于進(jìn)一步提高乳液的固含量。 項(xiàng)目來(lái)源：自行開(kāi)發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：新材料技術(shù) 主要技術(shù)特點(diǎn)： 超支化聚酯/聚氨酯改性水性聚氨酯后可使其黏度降低 20%以上，膠膜抗拉 強(qiáng)度提高30%以上。 應(yīng)用范圍：可應(yīng)用于織物涂層劑、木器漆、膠粘劑、皮革涂

無(wú)鹵阻燃聚酯纖維技術(shù)包括：常規(guī)聚酯纖維（即PET）的阻燃技術(shù)、多功能聚酯的開(kāi)發(fā)及其阻燃技術(shù)（低熔點(diǎn)阻燃共聚酯技術(shù)）。 針對(duì)常規(guī)聚酯纖維（即PET）的可燃性問(wèn)題，本技術(shù)采用兩種方法。一種是采用我們開(kāi)發(fā)的高效無(wú)鹵反應(yīng)型阻燃劑RFR，該阻燃劑是用于合成阻燃聚酯的理想阻燃劑，該阻燃劑阻燃效率高(用量3%即可達(dá)到很好的阻燃性)、不含鹵素、無(wú)毒、發(fā)煙量小、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，對(duì)聚酯的其他性能影響不大以及可紡性好等特點(diǎn)，特別是結(jié)合納米技術(shù)開(kāi)發(fā)的PPET納米復(fù)合材料能進(jìn)一步提高材料的阻燃性能； 另一種是采用我們開(kāi)發(fā)的高效無(wú)鹵添加型阻燃劑AFR，這種阻燃劑的許多性能均大大優(yōu)于小分子的含磷或含鹵素阻燃劑及無(wú)機(jī)阻燃劑，對(duì)材料的其它性能影響較小，尤為突出的是, 熱穩(wěn)定性高、無(wú)毒、添加量少，無(wú)需與其它阻燃劑配合使用 , 阻燃效果好。該阻燃劑的熔點(diǎn)適宜聚合物加工溫度，可紡性好。 低熔點(diǎn)阻燃共聚酯技術(shù)中我們采用價(jià)格低廉的第三單體和阻燃單體RFR共同作用，該聚酯具有優(yōu)異的阻燃性，熔點(diǎn)在100-210℃之間并且可控，不含鹵素、無(wú)毒、成本低、可紡性好、其纖維具有較好的纖維斷裂強(qiáng)力，十分適合用來(lái)制作無(wú)紡布。阻燃PET及其納米復(fù)合材料、低熔點(diǎn)阻燃共聚酯與常規(guī)PET的生產(chǎn)設(shè)備類(lèi)似，減少了更新設(shè)備的成本。 主要技術(shù)、指標(biāo)： 阻燃PET及其納米復(fù)合材料的阻燃性能：LOI≥30、UL-94 V-0級(jí)。 阻燃PET及其納米復(fù)合材料纖維斷裂強(qiáng)力： ≥3.5 cN/dtex 低熔點(diǎn)  阻燃共聚酯的性能：LOI≥30、UL-94 V-0級(jí)、纖維斷裂強(qiáng)力≥2.5 cN/dtex、切片熔點(diǎn)100-210℃（可根據(jù)產(chǎn)品使用場(chǎng)所可控）。 阻燃PET纖維及其織物、低熔點(diǎn)阻燃聚酯纖維及其織物的阻燃性能達(dá)到“公共場(chǎng)所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標(biāo)識(shí)”（GB 20286-2006 ）的標(biāo)準(zhǔn)。 建設(shè)投產(chǎn)條件（投入資金情況、需要的廠房、使用配套設(shè)施狀況等）： 與普通聚酯和聚酯纖維生產(chǎn)設(shè)備裝置相同。

我國(guó)目前已成為世界上最大的聚酯(PET)生產(chǎn)國(guó)，特別是PET作為纖維材料已占據(jù)所有合成纖維80%左右的比例，是合成纖維中產(chǎn)量最大、用途最廣的品種。然而，聚酯因其固有的易燃性和熔融滴落性，使得在一些重要領(lǐng)域（如阻燃防護(hù)服與軍服、電子器件等）的應(yīng)用受到了限制, 而目前已有的無(wú)鹵阻燃聚酯幾乎沒(méi)有例外地存在燃燒時(shí)熔融滴落的缺陷。本項(xiàng)研究通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成一種可在聚酯燃燒溫度下自交聯(lián)的阻燃耐熔滴共聚酯。該聚酯具有以下特性：（1）其在聚合、加工、紡絲的過(guò)程中不會(huì)交聯(lián)，即不影響紡絲性。（2）其交聯(lián)溫度在熔點(diǎn)和熱分解溫度之間，具有一定的加工窗口，同時(shí)足以保證聚酯是先交聯(lián)后分解而能阻燃抗熔滴。（3）其在燃燒高溫條件下可以快速的交聯(lián)，并能達(dá)到足夠大的熔體粘度，足以阻燃及抗熔滴。通過(guò)高溫自交聯(lián)的方法，聚酯的阻燃和耐熔滴相矛盾的問(wèn)題得到了很好的解決 主要技術(shù)、指標(biāo)： 高溫自交聯(lián)聚酯：Tm = 210——245°C，交聯(lián)溫度≥350°C，數(shù)據(jù)分子量≥10000 高溫自交聯(lián)聚酯的阻燃性能：HRR≤150kW/m2, UL94為V0，LOI≥30 高溫自交聯(lián)聚酯的熔滴性能：樣條直接點(diǎn)燃幾乎不熔滴 建設(shè)投產(chǎn)條件（投入資金情況、需要的廠房、使用配套設(shè)施狀況等）： 與普通聚酯和聚酯纖維生產(chǎn)設(shè)備裝置相同

1. 技術(shù)特色：1.1新型聚酯材料COFs與現(xiàn)有PC相比的優(yōu)勢(shì) 具有完全獨(dú)立自主的核心技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)---研發(fā)的相關(guān)聚酯COFs技術(shù)，在化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域是一項(xiàng)重大技術(shù)創(chuàng)新，具有領(lǐng)先國(guó)際水平的我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使我國(guó)第一次在應(yīng)用廣泛的工程材料聚酯研發(fā)領(lǐng)域，處于國(guó)際領(lǐng)先地位! 技術(shù)跨代優(yōu)勢(shì)---與現(xiàn)有PC相比，其本質(zhì)反應(yīng)的根本創(chuàng)新，潛在價(jià)值無(wú)法估量。本項(xiàng)目的基技術(shù)和產(chǎn)品是聚酯行業(yè)領(lǐng)