企業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃書

1、企業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃書企業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃書項(xiàng)目名稱 自修復(fù)防老化室外 PPR 管材 企業(yè)名稱（蓋章） 寧波安信德億塑業(yè)科技有限公司 企業(yè)法定代表人（簽名）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 電話 項(xiàng)目起止時(shí)間 2016 年 1 月 至 2017 年 12 月填報(bào)日期 2016年 01 月 03 日寧波市科技局 2006 年制一、立項(xiàng)依據(jù)1. 國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 智能材料是一種能夠模仿生命系統(tǒng)、感知環(huán)境變化，并實(shí)時(shí)改變自身的一種 或多種性能參數(shù)，做出所希望的、能與變化后的環(huán)境相適應(yīng)的復(fù)合材料。而在 智能材料的實(shí)際應(yīng)用中，其中一個(gè)重要功能就是自修復(fù)。自修復(fù)材料在無外界 作用條件下，材料本身就能對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行自我

2、恢復(fù)。國內(nèi)外目前在這一領(lǐng)域的成果主要有三種： 第一種，混凝土自修復(fù)材料。有研究者以水泥為基體，加鋼絲短纖維組成復(fù) 合材料，同時(shí)嵌入玻璃空心纖維，其內(nèi)注入縮醛高分子溶液，分層澆注，固化 后澆水養(yǎng)護(hù)制得成品。使用過程中，當(dāng)基體出現(xiàn)裂紋時(shí)，就會(huì)有部分纖維管破 裂，修復(fù)劑流出，經(jīng)一段時(shí)間后，裂口處可形成重新粘合。第二種，環(huán)氧樹脂玻璃自修復(fù)材料。環(huán)戊二烯二聚體（ DCPD）包裹在脲醛樹 脂制成的微膠囊里，與 Grubbs 催化劑一起分散在二亞乙基三胺固化的環(huán)氧樹脂 低聚物中。單材料產(chǎn)生裂紋時(shí)，微膠囊破裂，環(huán)戊二烯二聚體由于裂縫產(chǎn)生的毛細(xì)管虹 吸作用迅速滲入裂紋，接觸到 Grubbs 催化劑而發(fā)生活性開環(huán)

3、聚合反應(yīng)，迅速產(chǎn) 生高度交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，可達(dá)到修復(fù)的目的。第三個(gè)例子是在最近， 美國和日本的研究人員合作， 共同開發(fā)出一種聚合物， 經(jīng)紫外線照射，不僅能多次自我修復(fù)，還可讓完全分離的碎片重新長在一起。 這條也是本項(xiàng)目計(jì)劃書的重點(diǎn)。另外最近，美國研究人員又研制出一種新材料，不僅能感知組織材料中的損 傷，比如纖維增強(qiáng)符合材料中的斷裂， 而且能修復(fù)它。 他們的研究旨在開發(fā) “自 適應(yīng)結(jié)構(gòu)”，模擬生物系統(tǒng)的能力，用“形狀 - 記憶”高分子材料，并結(jié)合嵌入 式光導(dǎo)纖維網(wǎng)絡(luò)，研制出了一種新奇的自修復(fù)材料。該材料具備損傷探測傳感 和熱刺激傳遞系統(tǒng)的功能。通過模擬人類骨骼的高等感知能力和增強(qiáng)修復(fù)功能， 一束

4、紅外激光經(jīng)光導(dǎo)纖維系統(tǒng)傳播使材料局部變熱，即可激發(fā)增強(qiáng)與修復(fù)機(jī)制。 該材料系統(tǒng)可將樣本的強(qiáng)韌度提高 11 倍。增強(qiáng)樣本一旦發(fā)生斷裂，能通過形狀 記憶自動(dòng)愈合，強(qiáng)韌度能恢復(fù)到原來的 96%，這是前所未有的程度?？梢?，隨著研究的不斷深入，具有自感知自修復(fù)功能的職能材料會(huì)越來越 多。2、項(xiàng)目開發(fā)的目的、意義PP-R 管材是采用無規(guī)共聚聚丙烯（ PP-R）專用料，經(jīng)擠出成型工藝生產(chǎn)的 管材。 PP-R 管除具有一般塑料管重量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長等特點(diǎn) 外，還具有以下特點(diǎn)：良好的衛(wèi)生性能、保溫性能、較好的耐熱性能、使用壽 命長、安裝方便，連接可靠、物料可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑給排水、

5、城鄉(xiāng)給排水、城市燃?xì)?、電力和光纜護(hù)套、工業(yè)流體輸送、農(nóng)業(yè)灌溉等建筑、 市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。PP-R管材不足之處其中一個(gè)就是抗壓能力稍弱，以及容易老化的問題。 本項(xiàng)目的研究目的就是在一定程度上解決或緩解 PP-R 管材抗壓能力的問 題。3. 本項(xiàng)目達(dá)到的技術(shù)水平和市場前景 本項(xiàng)目自修復(fù)防老化室外 PPR管材的開發(fā)以給 PPR管材引入自修復(fù)能力和 耐老化能力為目標(biāo)，將有效緩解實(shí)際使用過程中的各種機(jī)械損傷、紫外線損傷 等情況。本產(chǎn)品的適用領(lǐng)域主要有：1）使用環(huán)境惡劣、不適合頻繁施工維修的地帶，如海底、沙漠、隧道等 環(huán)境下的輸水系統(tǒng)。該產(chǎn)品能大大節(jié)省人力物理，減少維護(hù)保養(yǎng)的頻率。2）裸裝在室外的給水

6、系統(tǒng)。有些地區(qū)不便施工或因各種因素，鋪設(shè)管道 時(shí)只能裸露在外，很容易受外界因素導(dǎo)致的各種物理傷害。本產(chǎn)品在受到不太 嚴(yán)重的損傷時(shí)，能自我修復(fù)，能大大降低各種事故的發(fā)生幾率。本項(xiàng)目的開發(fā)可進(jìn)一步豐富本公司的產(chǎn)品種類，戰(zhàn)略上擴(kuò)大公司的品牌影響 力，滿足各種類型客戶的需求。二、開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)1. 項(xiàng)目的主要內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目主要內(nèi)容包括：a. 修復(fù)機(jī)理的設(shè)計(jì)b. 修復(fù)劑的選用c. 修復(fù)劑的制備（微膠囊的制備）d. 修復(fù)劑的添加工藝設(shè)計(jì)e. 產(chǎn)品小試，設(shè)計(jì)結(jié)果的驗(yàn)證f. 產(chǎn)品測試以及生產(chǎn)應(yīng)用 本項(xiàng)目的目標(biāo)是開發(fā)出一款能在較小損傷下自我修復(fù)的智能PP-R管道系統(tǒng)，并在修復(fù)后能保留 70%的物理性能

7、，提升產(chǎn)品附加值及應(yīng)用領(lǐng)域。1、項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)：1）修復(fù)機(jī)理的設(shè)計(jì)與選擇。 目前世界上主流的設(shè)計(jì)思路是微球包覆修復(fù)劑， 在材料主體應(yīng)力開裂時(shí)導(dǎo)致微膠囊破裂，修復(fù)劑利用毛細(xì)虹吸作用迅速滲透裂 紋帶，在引發(fā)劑或其他條件下凝結(jié)固化，達(dá)到修復(fù)的目的。但這一思路存在的 主要難點(diǎn)是 PP-R在擠出過程中的高溫及高壓會(huì)給修復(fù)劑以及微膠囊的材料選擇 上造成很大的障礙。其二， PP-R 材料由于其典型的非極性結(jié)構(gòu)造成很多修復(fù)劑 都不能很好地粘合基材，粘合力不足會(huì)導(dǎo)致我們后續(xù)的物理性能下降嚴(yán)重。索 幸，現(xiàn)狀有新的修復(fù)材料以及修復(fù)機(jī)理已經(jīng)被研發(fā)出來，也給本項(xiàng)目引入了更 多的思路。2）修復(fù)劑的制備。不管是微膠囊法還是

8、共混法，修復(fù)劑的制備是本項(xiàng)目的 重中之重。本項(xiàng)目采用先易后難的方法，先進(jìn)行微膠囊法的開發(fā)應(yīng)用，最后再 采用共混法。3）生產(chǎn)工藝的調(diào)整，確保修復(fù)膠囊在體系中是有效完好的。2 、技術(shù)創(chuàng)新之處項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)： （1）將常溫固化合成的自修復(fù)材料理念應(yīng)用于熱加工材料上，如果成功， 將大大拓展自修復(fù)智能材料的應(yīng)用及生產(chǎn)領(lǐng)域。（2）將智能材料的理念應(yīng)用與管道系統(tǒng)，將大大提高我國管道系統(tǒng)的多樣 性，同時(shí)能影響更多的智能理念應(yīng)用于管道系統(tǒng)。如流量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、菌 群控制、管路標(biāo)的等3、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1 ）公稱壓力： 0.6 1.6MPa2） 公稱外徑： dn25 dn8003）斷裂伸長率： 400%4 ）環(huán)剛度

9、： 12MPa三、開發(fā)試驗(yàn)方法及技術(shù)路線（工藝路線）1 、修復(fù)劑的選擇。重點(diǎn)關(guān)注環(huán)戊二烯、乙丙橡膠、環(huán)氧樹脂、硫代聚烯烴等 與聚乙烯的親和性，如沒有理想修復(fù)劑，嘗試用接枝改性等表面處理手段。2 、修復(fù)劑微膠囊的合成。嘗試用乳液聚合的方法在修復(fù)劑微液滴表面包覆一 層 PMMA膠囊殼。可以嘗試制備不同粒徑的微膠囊，方便后期產(chǎn)品工藝試驗(yàn)。3 、合成工藝試驗(yàn)。用不同粒徑、不同修復(fù)劑材料、以及不同添加量的修復(fù)劑 微膠囊混入 PP-R原材料中，通過單螺桿擠出機(jī)擠出成型。4 、對(duì)擠出成型的樣品進(jìn)行切片掃描電鏡等試驗(yàn)，確定其在 PP-R 基材中的分 布及完整情況。5 、對(duì)理想的管材樣品進(jìn)行各項(xiàng)物理性能試驗(yàn)、包

10、括靜液壓、斷裂伸長率、環(huán) 剛度等試驗(yàn)，確保各項(xiàng)性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。6 、對(duì)樣品進(jìn)行破壞試驗(yàn)，靜置 24h 后檢測各項(xiàng)性能，觀察修復(fù)劑起作用的效 果。7 、后續(xù)嘗試研制共混型可多次自我修復(fù)的修復(fù)劑。四、現(xiàn)有開發(fā)條件和工作基礎(chǔ)1 、承擔(dān)單位開展本項(xiàng)目的優(yōu)勢（人才、設(shè)施條件）公司擁有 20 多年的 PP-R管材生產(chǎn)歷史， 是 PP-R管材管件、 PE管材管件的 專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。是寧波市知名商標(biāo)、中國綠色環(huán)保建材產(chǎn)品、全國質(zhì)量服務(wù)信 譽(yù) 3A 品牌企業(yè)、浙江省化學(xué)建材行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員，并與浙江大學(xué)等多家知名高校 有合作。公司設(shè)有工程中心進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)、試制及測試。工程中心有一批先進(jìn)的 研發(fā)、試驗(yàn)、試制設(shè)備

11、，包括 DSC掃描量熱儀、萬能試樣機(jī)、靜液壓試驗(yàn)機(jī)、 分光光度計(jì)、顯微鏡、簡支梁沖擊試樣機(jī)、熔體流動(dòng)速率儀等，能滿足大部分 開發(fā)活動(dòng)的要求。本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人越建軍， 具有 20 多年管材研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)， 目前任公司總經(jīng)理， 是 PP-R管材行業(yè)的領(lǐng)軍人物、精通 PP-R 管材成型工藝，其設(shè)計(jì)的擠出機(jī)模頭 曾獲得發(fā)明專利，并持有大量實(shí)用新型專利。項(xiàng)目成員章炎鋒，工程師，具有 多年高分子合成經(jīng)驗(yàn)、精通懸浮聚合、乳液聚合、接枝改性等合成工藝，曾在 專業(yè)期刊上發(fā)表多篇論文。還有其他多名有多年檢測經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員，參與該 項(xiàng)目。2 、已有的工作基礎(chǔ)，如預(yù)試及小試成果等經(jīng)過前期的試驗(yàn)情況，目前已經(jīng)基本確定了修復(fù)劑

12、的外殼材料，采用 PMMA 塑料，同時(shí)確定了 34 種修復(fù)劑，等待后期包覆效果評(píng)價(jià)結(jié)果，最終選定合適 的修復(fù)劑。同時(shí)，我們也對(duì)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行了一系列調(diào)整，以便后期修復(fù) 微膠囊的添加。五、計(jì)劃進(jìn)度（包括總的研究期限、年度計(jì)劃進(jìn)度）項(xiàng)目起止時(shí)間： 2016年 1月至 2017年12 月1）2016年 1月，技術(shù)調(diào)研，通過查閱文獻(xiàn)了解國際上目前自修復(fù)材料的最新研究成果以及國內(nèi)的相關(guān)工作開展情況，找出合理的適合本公司采用的制備2)2016年 2 月2016年 8 月，修復(fù)劑的選擇以及微膠囊制備工藝的設(shè)計(jì) 及驗(yàn)證。3)2016年 9月2017年 3月，各種修復(fù)劑的微膠囊合成4) 2017年 3 月2

13、017年 6 月，產(chǎn)品的小試，并對(duì)小試產(chǎn)品進(jìn)行測試和檢 驗(yàn)，選出最佳的方案。5) 2017年 7月 2017年 12月，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整、 改進(jìn)、驗(yàn)證并最終確認(rèn) 以及后續(xù)的產(chǎn)品推廣。六、經(jīng)費(fèi)預(yù)算 項(xiàng)目預(yù)計(jì)總經(jīng)費(fèi) 30 萬元項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支出預(yù)算表單位：萬元經(jīng)費(fèi)支出預(yù)算科目預(yù)算數(shù)16 年17 年年新產(chǎn)品設(shè)計(jì)費(fèi)工藝規(guī)程制定費(fèi)設(shè)備調(diào)試費(fèi)用于研究開發(fā)的原材料、半成品試制費(fèi)53技術(shù)圖書資料費(fèi)1中間實(shí)驗(yàn)費(fèi)5用于研究開發(fā)的儀器設(shè)備折舊2研究人員工資55委托其他單位進(jìn)行科研試制的費(fèi)用與技術(shù)開發(fā)有關(guān)的其他費(fèi)用22合計(jì)2010總計(jì)30七、主要（大中型）儀器設(shè)備清單名稱單價(jià)數(shù)量總價(jià)折舊方 法折舊 年限D(zhuǎn)SC 掃 描 量熱儀1萬能試樣 機(jī)1靜液壓試 驗(yàn)機(jī)1分光光度 計(jì)1顯微鏡1八、技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)名稱及情況 公司技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)為寧波安信德億塑業(yè)科技 有限公司工程技術(shù)中心， 是鎮(zhèn)海區(qū)高新技術(shù)企業(yè) 研發(fā)中心。中心人員共計(jì) 16 人，其中高級(jí)工程 師 1 人，工程師 1 人，助理工程師 10 人，大專以上學(xué)歷 16 人。工程中心主任由從事 10 余年化 工合成、注塑擠出工藝研究的工程師章炎鋒同志