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(tuán)隊(duì)（以下簡稱團(tuán)隊(duì)）研發(fā)的稀土聚烯烴線纜材料用稀土復(fù)合阻燃劑研制成功，并成功投入市場，簽訂了10噸聚烯烴線纜材料用稀土復(fù)合阻燃劑（以下簡稱阻燃劑）的新訂單，同時(shí)又簽署年銷售不少于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)品銷售贏得2023年開門紅。
“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，自覺履行高水平科技自立自強(qiáng)的使命擔(dān)當(dāng)。把自己對(duì)科研的追求融入到科技強(qiáng)國的偉大事業(yè)中去。2023年團(tuán)隊(duì)將加快該科技成果轉(zhuǎn)化進(jìn)程，真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新價(jià)值，不斷拓展稀土創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域。”包頭稀土研究院稀土功能材料研究所副所長于曉麗說道。
技術(shù)緊貼現(xiàn)實(shí)需求
隨著電氣設(shè)備向輕量化、微型化、精細(xì)化方向發(fā)展，阻燃塑料在電氣領(lǐng)域的應(yīng)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(zāi)時(shí)易發(fā)生二次燃燒，需要添加阻燃劑改進(jìn)性能。
隨著國家對(duì)銻的限制開采，使銻系阻燃劑價(jià)格十分昂貴，市場售價(jià)超過7萬元/噸，嚴(yán)重增加了線纜企業(yè)的生產(chǎn)成本。此次團(tuán)隊(duì)攻克的聚烯烴線纜材料用稀土復(fù)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(xiàn)聚烯烴線纜高阻燃，主要應(yīng)用于PVC電線電纜，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(zhàn)略資源，包頭的稀土儲(chǔ)量以輕稀土為主。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，制造永磁電機(jī)的鐠釹金屬市場需求走俏，一定程度上造成鑭鈰輕稀土產(chǎn)能過剩，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(shù)倍。這將有效解決鑭鈰輕稀土產(chǎn)能過剩的問題，顯著提高稀土的附加值，實(shí)現(xiàn)高豐度稀土元素的高值化利用。”于曉麗說道。
團(tuán)隊(duì)針對(duì)客戶提出的開發(fā)替代價(jià)格昂貴的銻系阻燃劑市場需求，組織有關(guān)科技人員進(jìn)行現(xiàn)場討論，不斷試驗(yàn)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(xiàn)了聚烯烴線纜高阻燃性能，開發(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(yàn)的全過程驗(yàn)證，替代了價(jià)格昂貴的銻系阻燃劑制備技術(shù)，使稀土應(yīng)用延伸到阻燃領(lǐng)域，擴(kuò)大了輕稀土應(yīng)用范圍。
據(jù)該團(tuán)隊(duì)高級(jí)工程師蘆婷婷講，生產(chǎn)阻燃劑的相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)了國家發(fā)明專利和參與制定了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。阻燃劑已經(jīng)通過下游客戶合格供方評(píng)價(jià)。
技術(shù)創(chuàng)新三步走
說到生產(chǎn)阻燃劑的技術(shù)原理，團(tuán)隊(duì)是通過稀土離子和各種不同功能基團(tuán)之間的相互作用達(dá)到材料多組分整合的目的，實(shí)現(xiàn)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(gòu)效關(guān)系以及應(yīng)用展開系統(tǒng)研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。在稀土化合物的可控制備、表面修飾、性能調(diào)控、高分子材料制品應(yīng)用等方面，力爭取得一系列創(chuàng)新性研究成果，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”于曉麗說道，團(tuán)隊(duì)是基于稀土的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和功能基團(tuán)的作用，采用無機(jī)包覆、有機(jī)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(jù)基體樹脂特征，通過表面改性技術(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(tuán)隊(duì)制備的表面功能化稀土化合物形貌規(guī)則、粒度均一、分布范圍窄；制備的高性能稀土功能助劑應(yīng)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(qiáng)度,彎曲強(qiáng)度等）和阻燃性能顯著提高。特別是通過SGS權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢測，阻燃劑各項(xiàng)指標(biāo)完全符合歐盟RoHS和REACH要求，經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)測試極限氧指數(shù)達(dá)到33.4%，高于行業(yè)要求的30%指標(biāo)要求。
于曉麗介紹：“稀土復(fù)合阻燃劑是名副其實(shí)的高效益產(chǎn)品。經(jīng)過幾年的科學(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(yàn)的全過程驗(yàn)證，進(jìn)一步擴(kuò)大了輕稀土的應(yīng)用范圍和資源價(jià)值。下一步，稀土功能助劑研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)將延伸此技術(shù)的下游應(yīng)用，開發(fā)含稀土復(fù)合阻燃劑的PVC專用料，為線纜企業(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(tuán)隊(duì)將更大范圍地推動(dòng)此項(xiàng)科技成果轉(zhuǎn)化落地，實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)開發(fā)、推廣應(yīng)用的三級(jí)跳。”
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