Introducción al trabajo de investigación científica de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Hefei
En la síntesis controlada de polímeros de múltiples etapas, se estudió la síntesis controlada de dendrímeros, polímeros de núcleo-cubierta y polímeros de injerto dirigidos al sitio combinando principios de diseño molecular y diseño de rendimiento, y métodos de implementación. Se estudia la relación entre estructura, desempeño y función. Actualmente está llevando a cabo dos proyectos de investigación financiados por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China. En 2004, publicó cinco artículos en revistas como Advanced Materials, Macromolecules y Polymers.
En términos de modificación de compuestos poliméricos, continuaremos llevando a cabo teorías e investigaciones básicas sobre la compatibilidad de mezclas de polímeros * * *, características de interfaz, control de forma y tamaño y mecanismo de falla, predicción de vida y enlace molecular de interfaz. Estado de investigación aplicada, llevar a cabo investigaciones teóricas en profundidad y trabajos de desarrollo de aplicaciones sobre mecanismos compuestos híbridos de polímeros orgánicos/inorgánicos, propiedades físicas y químicas de nanocompuestos poliméricos, adaptación y ensamblaje molecular, etc.; Proyecto de la Fundación de Ciencias Naturales de China, en los últimos cinco años se han publicado 14 artículos en revistas internacionales como "Journal of Polymer Science - Series B", "Journal of Applied Polymer Science" y "Polymer Science and Engineering". Ha establecido relaciones de cooperación a largo plazo en investigación científica y capacitación de talentos con grandes empresas como Anhui Guofeng Group, Wanbei Coal and Electricity Group, Anhui Fengyuan Group, Anhui Chlor-Alkali Group y Huangshan Yongjia Group, y ha construido múltiples industrias-universidades. -Centros de ingeniería de investigación.
En términos de polímeros funcionales y ecológicos (recubrimientos invisibles, recubrimientos curables por UV, geles termocrómicos, recubrimientos a base de agua, adhesivos a base de agua, recubrimientos anfifílicos), llevamos a cabo investigaciones sobre la luz, el calor y el electromagnetismo. y mecánica Investigación básica y desarrollo de aplicaciones de materiales poliméricos funcionales como biotecnología y biotecnología, y ampliar la dirección de materiales poliméricos funcionales verdes degradables y materiales poliméricos respetuosos con el medio ambiente. Actualmente, está llevando a cabo un proyecto de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales y una gran cantidad de proyectos de investigación encargados por empresas. Al mismo tiempo, la pintura electroforética catódica acrílica, la masilla de secado rápido y la pintura anfifílica se han utilizado con éxito en las industrias de motores diésel, automóviles, montacargas y aire acondicionado en Shanghai, Anhui y otros lugares, aportando importantes beneficios económicos a empresas. Esta serie de adhesivos a base de agua respetuosos con el medio ambiente ha sido producida oficialmente por empresas de Hefei y otros lugares, satisfaciendo la demanda del mercado.
Tecnología de preparación y proceso de materiales funcionales inorgánicos
Los materiales funcionales inorgánicos, incluidos todos los materiales funcionales excepto los polímeros orgánicos y los materiales compuestos, juegan un papel importante en el desarrollo de la economía nacional. La investigación y el desarrollo de sus métodos de preparación han atraído cada vez más la atención de investigadores nacionales y extranjeros. Esta dirección se centra en la preparación de nuevos materiales mesoscópicos, como materiales catalizadores, materiales funcionales ópticos y materiales minerales, y lleva a cabo el diseño de materiales y la optimización de procesos de acuerdo con las necesidades del proceso de aplicación. En combinación con los últimos desarrollos y puntos de investigación en ingeniería química, las teorías y métodos de la ingeniería química se utilizan para resolver problemas clave en la preparación de nuevos materiales mesoscópicos. El objetivo es controlar la microestructura y el rendimiento de los materiales mediante el estudio de la relación entre la preparación. propiedades-microestructura-proceso. Por un lado, las tecnologías tradicionales de la ingeniería química, como la tecnología de hipergravedad, la tecnología de microgravedad, la tecnología supercrítica, la tecnología hidrotermal, la tecnología de membranas, etc., se amplían y aplican a la preparación de nuevos materiales mesoscópicos; y se desarrollan reacciones La tecnología de separación e integración resuelve los problemas técnicos de amplificación de procesos y permite la producción a gran escala de nuevos materiales relacionados. A través de la investigación y la innovación, no sólo podemos resolver problemas clave en la producción de nuevos materiales, sino también promover el desarrollo de disciplinas emergentes de ingeniería química de materiales.
Con el consumo de recursos fósiles, la demanda técnica para la producción de productos químicos finos a partir de biomasa se vuelve cada vez más urgente. Nuestra provincia es una importante provincia agrícola en el este, con una gran producción de recursos de biomasa, como productos agrícolas, lo que proporciona garantía de materia prima para la producción de productos químicos finos mediante bioconversión. Por lo tanto, la investigación sobre tecnología de síntesis fina, transformación biológica y acoplamiento de procesos jugará un papel decisivo en la mejora del nivel técnico de la producción de química fina en nuestra provincia e incluso en el país, reduciendo la contaminación ambiental y las emisiones de sustancias tóxicas y nocivas, mejorando los niveles de seguridad de la producción. y reduciendo los costos de producción.
En esta dirección, combinada con el desarrollo de la ingeniería química moderna, se han llevado a cabo investigaciones sobre ingeniería de acoplamiento de separación de reacciones e ingeniería de enzimas biológicas, y se ha desarrollado una tecnología de ingeniería de reacciones de cloración con derechos de propiedad intelectual independientes y ciertas ventajas. sido formado. La tecnología de ingeniería de acoplamiento de separación de torres de reacción de cloración gas-líquido desarrollada se ha utilizado en la industria del proceso de producción de 1.200 toneladas/año de diclorobenceno, 600 toneladas/año de monocloroacetona de calidad farmacéutica y bis(triclorometil)carbonato (es decir, trifosgeno). La tecnología de ingeniería de separación de torres de reacción también se ha aplicado con éxito a la producción industrial de 5.000 toneladas/año de 1,2-propanodiol medicinal (inodoro). De acuerdo con la teoría básica de los principios de reacción química y los procesos de transferencia de masa, se estudió el proceso de transferencia de masa por difusión equimolecular de dos fases de la reacción de cloración orgánica gas-líquido y se propuso y estableció un nuevo modelo (matemático) de transferencia de masa. Actualmente se está llevando a cabo una tecnología de ingeniería de acoplamiento para la reacción y separación de cloración paraselectiva del tolueno, y se está estudiando una tecnología de fermentación y sacarificación sincrónica con enzimas microbianas inmovilizadas para producir etanol y ácido láctico a partir de paja (celulosa).
En términos de síntesis de fármacos y productos químicos finos funcionales, de acuerdo con la demanda del mercado nacional y extranjero y las tendencias de desarrollo, llevamos a cabo investigaciones sobre la síntesis de productos químicos finos funcionales como tensioactivos e intermedios, y llevamos a cabo Síntesis de nuevos fármacos en conjunto con la investigación sobre procesos de fármacos genéricos. Investigación sobre nuevos métodos y técnicas. Los nuevos fármacos estructurales son principalmente fármacos "yo también", que se diseñan y sintetizan. El nuevo método tecnológico trifosgeno para la síntesis de carbonatos e isocianatos, que cuenta con derechos de propiedad intelectual independientes y es líder a nivel nacional, se ha utilizado para sintetizar policarbonato, carbonato de difenilo, carbonato de 4-nitrofenilo, isocianato de sulfonilo y otros productos, entre otros. cual La síntesis de isocianato de sulfonilo a partir de trifosgeno ha hecho una contribución significativa al avance de tecnologías de producción clave de herbicidas de sulfonilurea en nuestra provincia y en todo el país. En la actualidad, la síntesis de productos funcionales hidroxibutanona y sus derivados, biovainillina y etanol combustible, la inmovilización de células (enzimas) para producir glucano, la biosíntesis del fármaco anticancerígeno prodigiosina y el diseño y síntesis de polímeros poco solubles en agua. profármacos tales como fármacos y fármacos peptídicos. En esta dirección se combina la biotecnología moderna con los principios básicos de la ingeniería de acoplamiento reacción-separación. Basándonos en la tecnología de ingeniería de bioenzimas y la ingeniería de acoplamiento de separación de reacciones, centrándonos en las características y los problemas existentes del proceso biofarmacéutico, nos centramos en la investigación de métodos de inmovilización para mantener la actividad de microorganismos y enzimas, y utilizamos métodos de ingeniería para estudiar el proceso de síntesis de fármacos. por microorganismos y enzimas. La tecnología de inmovilización de enzimas biológicas desarrollada ha comenzado a brindar soporte técnico a la industria biofarmacéutica.
Los principales contenidos de investigación en esta dirección incluyen: (1) Tecnología de ingeniería acoplada y aplicación de procesos químicos y biofarmacéuticos; investigación de síntesis de fármacos y sus intermedios: polímeros farmacéuticos y nuevas formas de dosificación y su biotransformación; productos naturales por enzimas: investigación sobre tecnología de inmovilización de enzimas: investigación sobre ingeniería farmacéutica tecnología de diseño GMP.
En la investigación sobre la producción de glucano por método enzimático inmovilizado, se desarrolló un nuevo material y método para inmovilizar Leuconostoc mesenteroides y se solicitó una patente de invención nacional. Se utilizaron materiales compuestos a base de alginato para inmovilizar Leuconostoc mesenteroides para producir glucansucrasa y se introdujo un nuevo proceso para la síntesis enzimática libre de glucano. Basado en el mecanismo de formación de la síntesis de dextrano, combinado con el impacto de las condiciones de ingeniería de procesos en el peso molecular y los resultados de la investigación paso a paso, se propuso un método de ajuste del peso molecular de corte enzimático de longitud fija in situ. Combinando tecnología de ingeniería de acoplamiento de reacción y separación, básicamente se ha logrado el control de la producción de dextrano con peso molecular específico para uso clínico. La investigación sobre la oxidación enzimática de Serratia marcescens y la degradación del peróxido de hidrógeno de polifenoles/aminas fácilmente degradables encontró que las enzimas que pueden catalizar la degradación de los polifenoles/aminas son enzimas extracelulares, que básicamente aclararon el proceso de degradación enzimática y el mecanismo de oxidación. La enzima inmovilizada se utiliza para convertir el isoeugenol en vainillina.
Para solucionar la evidente irritación de la aspirina en el tracto gastrointestinal y prolongar su tiempo de residencia en el organismo, se sintetizó un fármaco polimérico conjugado de dextrano-aspirina utilizando dextrano como vehículo.
El fármaco se combina directamente con el polímero a través de enlaces químicos para preparar un fármaco biodegradable de liberación sostenida, de modo que la aspirina pueda liberarse del polímero mediante hidrólisis o reacción enzimática. Debido a la biodegradabilidad del dextrano, los fármacos poliméricos conjugados de dextrano y aspirina tienen propiedades dirigidas al intestino.
Utilizando paeonol extraído de peonía en Tongling, provincia de Anhui, como ingrediente activo, usando creativamente borneol y complejo de inclusión de borneol para formar un agente antiséptico y antifúngico diario totalmente natural que combina liberación rápida y liberación sostenida, brindándole ha desarrollado una nueva generación de agentes antimoho y antipolillas naturales, eficientes y de largo plazo que son respetuosos con el medio ambiente y seguros para el cuerpo humano, y ha solicitado una patente de invención nacional.
En los últimos años, nuestra empresa ha emprendido y completado una serie de proyectos de cooperación encargados por empresas de nivel provincial y ministerial, tales como: aplicación y desarrollo de nuevas tecnologías para la producción de enzimas inmovilizadas de dextrano (Anhui Economic and Proyecto de Ciencia y Tecnología Comercial, 4,5 millones); Desarrollo secundario e industrialización de alta tecnología del nuevo medicamento Jinshuibao Capsule: producción de vainillina por método de fermentación: diseño de ingeniería e investigación sobre extracción de medicina tradicional china: diseño de ingeniería e investigación sobre extracción y preparación. de la medicina tradicional china; investigación sobre agentes antifúngicos y antipolillas seguros y no tóxicos: producción de BCG RNA Estudios de procesos GMP. La provincia de Anhui es rica en recursos minerales, como bentonita, alunita, atapulgita, serpentina, feldespato potásico, caolín, etc. Sin embargo, en la actualidad, la tasa de utilización de los recursos minerales en nuestra provincia e incluso en el país sigue siendo baja, y hay mucho espacio para un procesamiento profundo y un desarrollo y utilización integrales. Desde el "Séptimo Plan Quinquenal", con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales, los Proyectos Clave de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Anhui, la Fundación Provincial de Ciencias Naturales de Anhui, la Investigación Científica Provincial Clave, los Proyectos Clave de Investigación Científica de Hefei y otros planes de investigación científica, y con la cooperación de empresas relevantes, nos hemos centrado en llevar a cabo investigaciones sobre las propiedades físicas y químicas de los recursos minerales no metálicos en mi país, especialmente en la provincia de Anhui, incluida la tecnología de procesamiento profundo, nuevas tecnologías de utilización integral y la síntesis. y aplicación de materiales minerales.
En los últimos diez años, los logros típicos en esta dirección incluyen:
(1) En términos de procesamiento de minerales por fuego, deshidratación rápida a alta temperatura y descomposición de minerales de alunita para preparar potasio. sulfato, ácido Un nuevo método para fundir y separar aluminio y silicio. Se estableció un nuevo mecanismo para extraer potasio del feldespato potásico y se desarrollaron diversos procesos nuevos para producir fertilizantes potásicos y fertilizantes compuestos que contienen potasio a partir de feldespato potásico.
(2) En el procesamiento húmedo de bentonita, serpentina, caolín y otros minerales, se ha obtenido un nuevo proceso de lixiviación ácida activada, que hace que el proceso de procesamiento tenga un bajo consumo energético, bajo consumo de materia prima, no Contaminación ambiental. Tiene las características de proceso y equipo simples, fácil industrialización y procesamiento ecológico básico.
(3) En el estudio de la termodinámica del procesamiento de minerales, la "tecnología de adición de minerales" se utiliza para expresar minerales de silicato complejos como la suma de posibles compuestos simples, y el método de regresión de mínimos cuadrados se utiliza para estimar la Montmorillonita La energía libre de formación de minerales de silicato, como la piedra y la serpentina, estándar de Gibbs, proporciona una base para el análisis termodinámico del procesamiento químico de minerales de silicato. En el estudio de la cinética de procesamiento de minerales se estudió el modelo de reacción, los pasos de control de la reacción, la macrocinética y el diseño de optimización del reactor en los principales pasos de procesamiento de caolín, serpentina, alunita y otros minerales, sentando las bases para el diseño industrial de equipos mayores. .
(4) Utilizando instrumentos modernos, se descubrió que la sílice amorfa obtenida al tratar bentonita y serpentina con ácido inorgánico tiene buena funcionalidad y reactividad significativa, lo que es conveniente para sintetizar varios compuestos de silicio y usarlos. en diversos materiales funcionales.
(5) En términos de producción de productos de alto valor añadido a partir de minerales no metálicos, se han desarrollado una serie de tecnologías de producción de compuestos de magnesio, compuestos de silicio y compuestos de aluminio.
(6) En cuanto a la síntesis y aplicación de materiales minerales, se ha estudiado la preparación y aplicación de materiales minerales micro/mesoporosos como la arcilla pilar. A partir de una profunda investigación sobre su estructura y propiedades, se modifica la estructura de la arcilla pilar mediante sustancias activas para mejorar sus propiedades y darle mejores propiedades catalíticas y de adsorción.
Los logros anteriores han sentado una base sólida para el desarrollo y la utilización en profundidad de minerales no metálicos, y han proporcionado apoyo técnico para el desarrollo y la utilización de recursos minerales en una dirección sostenible y respetuosa con el medio ambiente. En la actualidad, se han publicado más de 60 artículos académicos relacionados y los resultados han sido valorados por pares nacionales y extranjeros.
Hoy en día, cuando los seres humanos conceden gran importancia al desarrollo sostenible, la utilización integral de los recursos es un tema muy importante y urgente, que involucra muchas cuestiones químicas, de ingeniería química y ambientales en el procesamiento y utilización de los recursos.
Sobre la base del trabajo existente, esta dirección se esfuerza por convertirse en una base de investigación para la utilización integral de minerales no metálicos en la provincia de Anhui durante el período del "Undécimo Plan Quinquenal", y se compromete a fortalecer la investigación y el desarrollo del procesamiento ecológico. tecnologías y nuevos campos de aplicación de los recursos minerales, con el fin de hacer avanzar el desarrollo y la utilización de los recursos en la dirección del respeto al medio ambiente y el desarrollo sostenible. La ingeniería y la tecnología de separación son un proceso unitario importante de la ingeniería y la tecnología químicas, el núcleo de la tecnología de procesamiento posterior de la ingeniería química y biológica y una de las áreas de investigación más candentes en la industria química internacional. El proceso de separación y refinación desempeña un papel importante en muchos campos industriales, como la ingeniería química, la química fina, la ingeniería de procesamiento de productos agrícolas y la ingeniería alimentaria. La investigación en profundidad sobre la tecnología de separación y purificación de productos químicos e ingredientes biológicamente activos ayudará a transformar las abundantes ventajas de los recursos biológicos de mi país en ventajas económicas de manera oportuna, lo cual es de gran importancia para mejorar la competitividad internacional y promover el desarrollo científico, desarrollo rápido y sostenible de industrias relacionadas.
Esta línea de investigación sigue de cerca la vanguardia de la ingeniería de separación y refinación internacional, centrándose en procesos de producción industrial como la química, petroquímica, la industria ligera, la farmacéutica y la biología. Centrándonos en nuevas tecnologías y equipos de separación, como separación por membrana, extracción compleja, extracción supercrítica, destilación y separación por adsorción, desarrollamos secado por aspersión por moldeo de productos, procesos integrados de separación por reacción, desarrollo de nuevos productos químicos funcionales y diseño y control de procesos químicos. Además, se han logrado muchos resultados gratificantes de investigaciones científicas en materia de ahorro de energía química, intercambio de calor, protección del medio ambiente y otros aspectos.
Se han publicado más de 100 artículos de investigación en esta dirección en revistas académicas famosas nacionales y extranjeras, y ha ganado 1 Premio Nacional de Invención y Premio Nacional de Progreso en Ciencia y Tecnología, 6 premios provinciales y ministeriales, y 4 patentes de modelo de utilidad y patentes de invención. Los resultados de la investigación se han promovido y aplicado en muchas empresas, como el proyecto de recuperación y separación de gases de escape de plantas de solventes, equipos de separación de membranas de plantas de producción de polvos ultrafinos, clasificadores de micropolvos de chorro de curvatura pronunciada, tratamiento de aguas residuales de producción de aminofenoles, tratamiento de membranas para la fabricación de papel de pulpa de paja alcalina. licor negro, diseño de plantas de ácido oxálico, separación y purificación de fármacos naturales, etc. Esta dirección se dedica a la investigación y el desarrollo de automóviles y productos químicos relacionados con los vehículos de motor, incluidos plásticos para automóviles, caucho para automóviles, adhesivos a base de agua para automóviles, pinturas y revestimientos para automóviles, detección, análisis y evaluación del entorno interior del vehículo, análisis de productos químicos para automóviles. , Pruebas y evaluación. Los principales contenidos de investigación en esta dirección incluyen:
Unificación de plásticos automotrices: Existen decenas de plásticos utilizados en los automóviles, lo que trae mayores dificultades para el reciclaje de materiales, proponiendo así la unificación de los temas de materiales plásticos automotrices. . Los materiales de polipropileno modificado para automóviles se dividen en varias categorías, como baja temperatura, alta resistencia al impacto, alta rigidez, resistencia al calor y baja deformación, lo que hace que los más de 30 tipos de materiales de polipropileno utilizados en varios automóviles estén lo más unificados posible. Mediante el desarrollo de varias variedades grandes, se han reducido los costos de desarrollo y reciclaje, y tiene buenos beneficios económicos y sociales.
Desarrollo de materiales especiales para parachoques de automóviles: los parachoques de automóviles son un eslabón importante en el proceso de aligeramiento de los automóviles, desempeñando un papel en el embellecimiento de la carrocería y mejorando la seguridad en la conducción. Los nuevos materiales específicos para parachoques requieren menores costos, mejor rendimiento y reciclabilidad. Esta dirección ha logrado un pequeño avance en el desarrollo de masterbatch.
Desarrollo de materiales de revestimiento y esqueleto de tableros de automóviles: distinga diferentes grados de vehículos y necesidades de los usuarios, y desarrolle materiales de revestimiento y esqueleto de tableros de automóviles de alta calidad de acuerdo con las diversas necesidades. Los materiales de aleación PC/ABS o PBT/ABS se pueden usar como esqueleto de modelos de gama alta; los automóviles de gama media a baja pueden usar materiales de esqueleto de PP y los autos de gama baja pueden usar materiales de esqueleto de PVC duro. En el desarrollo de poliuretano para materiales de revestimiento de paneles de instrumentos, hemos acumulado una rica experiencia en desarrollo e investigación y cooperamos con Hefei Amway Polyurtane Group para desarrollar la fórmula de producción y el proceso de nuevos materiales de cuero artificial de poliuretano.
Investigación y desarrollo de plásticos de ingeniería POM, PA y sus * * * productos híbridos modificados: se ha trabajado mucho en la modificación retardante de llama y la resistencia al desgaste de los plásticos de ingeniería POM, y se han publicado muchos artículos académicos. ha sido publicado. Hufei Automobile tiene una cooperación agradable. Tiene amplia experiencia en el desarrollo de materiales modificados con nailon y fibra de vidrio.
Sistema de recubrimiento: La idea general de desarrollo es avanzar hacia recubrimientos respetuosos con el medio ambiente y al mismo tiempo mejorar gradualmente el rendimiento. En la actualidad, las principales direcciones de investigación de otros recubrimientos son: recubrimientos a base de agua; recubrimientos con alto contenido de sólidos; recubrimientos en polvo ultraaltos y recubrimientos fotopolimerizables; Como parte de la química fina, los aditivos para recubrimientos desempeñan un papel muy importante en el desarrollo de recubrimientos.
En combinación con el desarrollo de resinas y sistemas de recubrimiento específicos, se desarrollan aditivos de recubrimiento para formar un sistema completo.
Detección, análisis y evaluación del ambiente interior del automóvil: Se utiliza una gran cantidad de diversos tipos de materiales para el interior del automóvil, como materiales de carrocería, materiales aislantes, plásticos de ingeniería, cuero para pisos, adhesivos, etc. . y utiliza docenas de materiales poliméricos, todos los cuales contienen ciertas sustancias tóxicas y nocivas. Ha completado con éxito el proyecto encargado por JAC Automobile y fue el primero en China en formular estándares corporativos para la calidad del aire interior de automóviles y aprobar la evaluación provincial. Siempre ha estado a la vanguardia del país en la realización de pruebas, análisis y evaluaciones ambientales de los maleteros de los automóviles, enfocándose en encontrar fuentes de contaminación de los maleteros y proponiendo medidas y contramedidas para controlar las fuentes de contaminación.