新年新起點，包頭稀土研究院稀土功能助劑研究創(chuàng)新團隊（以下簡稱團隊）研發(fā)的稀土聚烯烴線纜材料用稀土復合阻燃劑研制成功，并成功投入市場，簽訂了10噸聚烯烴線纜材料用稀土復合阻燃劑（以下簡稱阻燃劑）的新訂單，同時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。
“作為新時代科技工作者，我們將全面貫徹落實黨的二十大精神，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(zhuǎn)化進程，真正實現(xiàn)創(chuàng)新價值，不斷拓展稀土創(chuàng)新應用領域?！卑^稀土研究院稀土功能材料研究所副所長于曉麗說道。
技術緊貼現(xiàn)實需求
隨著電氣設備向輕量化、微型化、精細化方向發(fā)展，阻燃塑料在電氣領域的應用成為熱點，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)生火災時易發(fā)生二次燃燒，需要添加阻燃劑改進性能。
隨著國家對銻的限制開采，使銻系阻燃劑價格十分昂貴，市場售價超過7萬元/噸，嚴重增加了線纜企業(yè)的生產(chǎn)成本。此次團隊攻克的聚烯烴線纜材料用稀土復合阻燃劑產(chǎn)業(yè)化制備技術，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，實現(xiàn)聚烯烴線纜高阻燃，主要應用于PVC電線電纜，可替代目前使用廣泛且價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，其價格將會比未加工的價格至少提高數(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，實現(xiàn)高豐度稀土元素的高值化利用。”于曉麗說道。
團隊針對客戶提出的開發(fā)替代價格昂貴的銻系阻燃劑市場需求，組織有關科技人員進行現(xiàn)場討論，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，實現(xiàn)了聚烯烴線纜高阻燃性能，開發(fā)出阻燃劑制備技術，完成了從小試到中試再到工業(yè)試驗的全過程驗證，替代了價格昂貴的銻系阻燃劑制備技術，使稀土應用延伸到阻燃領域，擴大了輕稀土應用范圍。
據(jù)該團隊高級工程師蘆婷婷講，生產(chǎn)阻燃劑的相關技術已申請了國家發(fā)明專利和參與制定了團體標準。阻燃劑已經(jīng)通過下游客戶合格供方評價。
技術創(chuàng)新三步走
說到生產(chǎn)阻燃劑的技術原理，團隊是通過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，實現(xiàn)高性能稀土功能助劑制備技術。
“我們主要圍繞新型稀土功能材料的制備，構效關系以及應用展開系統(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、高分子材料制品應用等方面，力爭取得一系列創(chuàng)新性研究成果，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?！庇跁喳愓f道，團隊是基于稀土的獨特結構和功能基團的作用，采用無機包覆、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(jù)基體樹脂特征，通過表面改性技術，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(guī)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，聚烯烴力學性能（玻璃化溫度,拉伸強度,彎曲強度等）和阻燃性能顯著提高。特別是通過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(shù)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的高效益產(chǎn)品。經(jīng)過幾年的科學攻關和技術研發(fā)，該技術不僅完成了從小試到中試再到工業(yè)試驗的全過程驗證，進一步擴大了輕稀土的應用范圍和資源價值。下一步，稀土功能助劑研究創(chuàng)新團隊將延伸此技術的下游應用，開發(fā)含稀土復合阻燃劑的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，稀土功能助劑研究創(chuàng)新團隊將更大范圍地推動此項科技成果轉(zhuǎn)化落地，實現(xiàn)科學研究、實驗開發(fā)、推廣應用的三級跳?！?
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