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新年新起點(diǎn)，包頭稀土研究院稀土功能助劑研究創(chuàng )新團隊（以下簡(jiǎn)稱(chēng)團隊）研發(fā)的稀土聚烯烴線(xiàn)纜材料用稀土復合阻燃劑研制成功，并成功投入市場(chǎng)，簽訂了10噸聚烯烴線(xiàn)纜材料用稀土復合阻燃劑（以下簡(jiǎn)稱(chēng)阻燃劑）的新訂單，同時(shí)又簽署年銷(xiāo)售不少于100噸的產(chǎn)品代理協(xié)議。為延伸稀土資源高值利用產(chǎn)業(yè)鏈條，加大高附加值稀土產(chǎn)品研發(fā)和新產(chǎn)品銷(xiāo)售贏(yíng)得2023年開(kāi)門(mén)紅。
“作為新時(shí)代科技工作者，我們將全面貫徹落實(shí)黨的二十大精神，立足本職崗位，自覺(jué)履行高水平科技自立自強的使命擔當。把自己對科研的追求融入到科技強國的偉大事業(yè)中去。2023年團隊將加快該科技成果轉化進(jìn)程，真正實(shí)現創(chuàng )新價(jià)值，不斷拓展稀土創(chuàng )新應用領(lǐng)域?！卑^稀土研究院稀土功能材料研究所副所長(cháng)于曉麗說(shuō)道。
技術(shù)緊貼現實(shí)需求
隨著(zhù)電氣設備向輕量化、微型化、精細化方向發(fā)展，阻燃塑料在電氣領(lǐng)域的應用成為熱點(diǎn)，但目前部分塑料材料中碳、氫等元素含量較多，且耐熱性能差，發(fā)生火災時(shí)易發(fā)生二次燃燒，需要添加阻燃劑改進(jìn)性能。
隨著(zhù)國家對銻的限制開(kāi)采，使銻系阻燃劑價(jià)格十分昂貴，市場(chǎng)售價(jià)超過(guò)7萬(wàn)元/噸，嚴重增加了線(xiàn)纜企業(yè)的生產(chǎn)成本。此次團隊攻克的聚烯烴線(xiàn)纜材料用稀土復合阻燃劑產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)，是利用鑭鈰稀土協(xié)效改善高分子材料耐熱性能和抑煙性能的優(yōu)勢，實(shí)現聚烯烴線(xiàn)纜高阻燃，主要應用于PVC電線(xiàn)電纜，可替代目前使用廣泛且價(jià)格昂貴的銻系阻燃劑。
稀土是我國重要的戰略資源，包頭的稀土儲量以輕稀土為主。隨著(zhù)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，制造永磁電機的鐠釹金屬市場(chǎng)需求走俏，一定程度上造成鑭鈰輕稀土產(chǎn)能過(guò)剩，稀土資源綜合利用不平衡。
“將鑭鈰輕稀土制備成新材料，其價(jià)格將會(huì )比未加工的價(jià)格至少提高數倍。這將有效解決鑭鈰輕稀土產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題，顯著(zhù)提高稀土的附加值，實(shí)現高豐度稀土元素的高值化利用?！庇跁喳愓f(shuō)道。
團隊針對客戶(hù)提出的開(kāi)發(fā)替代價(jià)格昂貴的銻系阻燃劑市場(chǎng)需求，組織有關(guān)科技人員進(jìn)行現場(chǎng)討論，不斷試驗與探索，最終利用鑭鈰輕稀土協(xié)效改善高分子材料耐熱性能和抑煙性能的優(yōu)勢，實(shí)現了聚烯烴線(xiàn)纜高阻燃性能，開(kāi)發(fā)出阻燃劑制備技術(shù)，完成了從小試到中試再到工業(yè)試驗的全過(guò)程驗證，替代了價(jià)格昂貴的銻系阻燃劑制備技術(shù)，使稀土應用延伸到阻燃領(lǐng)域，擴大了輕稀土應用范圍。
據該團隊高級工程師蘆婷婷講，生產(chǎn)阻燃劑的相關(guān)技術(shù)已申請了國家發(fā)明專(zhuān)利和參與制定了團體標準。阻燃劑已經(jīng)通過(guò)下游客戶(hù)合格供方評價(jià)。
技術(shù)創(chuàng )新三步走
說(shuō)到生產(chǎn)阻燃劑的技術(shù)原理，團隊是通過(guò)稀土離子和各種不同功能基團之間的相互作用達到材料多組分整合的目的，實(shí)現高性能稀土功能助劑制備技術(shù)。
“我們主要圍繞新型稀土功能材料的制備，構效關(guān)系以及應用展開(kāi)系統研究和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。在稀土化合物的可控制備、表面修飾、性能調控、高分子材料制品應用等方面，力爭取得一系列創(chuàng )新性研究成果，并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化?！庇跁喳愓f(shuō)道，團隊是基于稀土的獨特結構和功能基團的作用，采用無(wú)機包覆、有機或高分子表面修飾方法，賦予稀土化合物以新的功能。這就需要先制備出粒度、形貌可控的稀土化合物，再根據基體樹(shù)脂特征，通過(guò)表面改性技術(shù)，提高稀土和聚烯烴的相容性，最終突破高性能稀土功能助劑產(chǎn)業(yè)化的難題。
團隊制備的表面功能化稀土化合物形貌規則、粒度均一、分布范圍窄；制備的高性能稀土功能助劑應用在高分子材料制品中，分散性佳，聚烯烴力學(xué)性能（玻璃化溫度,拉伸強度,彎曲強度等）和阻燃性能顯著(zhù)提高。特別是通過(guò)SGS權威機構的檢測，阻燃劑各項指標完全符合歐盟RoHS和REACH要求，經(jīng)第三方機構測試極限氧指數達到33.4%，高于行業(yè)要求的30%指標要求。
于曉麗介紹：“稀土復合阻燃劑是名副其實(shí)的高效益產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)幾年的科學(xué)攻關(guān)和技術(shù)研發(fā)，該技術(shù)不僅完成了從小試到中試再到工業(yè)試驗的全過(guò)程驗證，進(jìn)一步擴大了輕稀土的應用范圍和資源價(jià)值。下一步，稀土功能助劑研究創(chuàng )新團隊將延伸此技術(shù)的下游應用，開(kāi)發(fā)含稀土復合阻燃劑的PVC專(zhuān)用料，為線(xiàn)纜企業(yè)提供成本更低的一體化PVC母料，同時(shí)，稀土功能助劑研究創(chuàng )新團隊將更大范圍地推動(dòng)此項科技成果轉化落地，實(shí)現科學(xué)研究、實(shí)驗開(kāi)發(fā)、推廣應用的三級跳?！?
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