段曦“基于湿法凹凸棒石高值利用关键技术开发与应用”获2018年度国家技术发明二等奖-中国非金属矿信息平台
段曦
2018年1月8日上午，国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。习近平、李克强、王沪宁、韩正等党和国家领导人出席会议活动。习近平等为获奖代表颁奖。李克强代表党中央、国务院在大会上讲话。韩正主持大会。
刘永坦院士、钱七虎院士国家最高科学技术奖。国务院批准，国家自然科学奖授奖项目38项，其中：一等奖1项，二等奖37项；国家技术发明奖授奖项目67项，其中：一等奖4项（通用项目2项，专用项目2项），二等奖63项（通用项目47项，专用项目16项）；国家科学技术进步奖授奖项目173项，其中：特等奖2项（专用项目），一等奖23项（通用项目11项，专用项目9项，创新团队3项），二等奖148项（通用项目123项，专用项目25项）；授予5名外籍专家中华人民共和国国际科学技术合作奖。
基于湿法凹凸棒石高值利用关键技术开发与应用获2018年度国家技术发明二等奖
我国凹凸棒石资源丰富，但利用水平和产品附加值不高，技术瓶颈是天然形成的凹凸棒石以伴生矿居多和纳米棒晶以棒晶束形式聚集，利用传统的干法或半干法处理不能实现其高值利用。该项目经过10多年系统研发，突破了湿法低品位凹凸棒石转白、伴生矿同步转化和凹凸棒石棒晶束无损高效解离关键技术，开发了凹凸棒石纳米无机凝胶、霉菌毒素吸附剂、类玛雅蓝颜料和棕榈油脱色剂高附加值产品并实现产业化应用。
“基于湿法凹凸棒石高值利用关键技术开发与应用”项目实现了应用导向的凹凸棒石结构调控和功能化设计，从关键技术发明到高值产品开发，形成了具有自主知识产权的完整工艺技术包和技术发明链，解决了长期制约凹凸棒石资源高值利用的关键瓶颈。该项目所建立的技术体系显着提升了我国凹凸棒石的自主研发水平，对促进凹凸棒石产业转型升级和创新发展具有重要意义。
“基于湿法凹凸棒石高值利用关键技术开发与应用”项目简介
凹凸棒石是一种具有规整孔道（0.36 nm×0.64 nm）和纳米棒晶结构（棒晶长约1-5 μm，直径约20-70 nm）的天然一维纳米材料。我国凹凸棒石资源丰富，但利用水平和产品附加值不高，主要瓶颈因素是低品位凹凸棒石色泽深和伴生矿组成复杂，同时天然形成的凹凸棒石棒晶大多以鸟巢状或柴垛状聚集，利用传统干法工艺无法实现纳米功能化高值应用。
该项目在863等项目支持下历时10年，突破了湿法低品位凹凸棒石结构性转白、伴生矿高效转化和凹凸棒石棒晶束无损解离关键共性技术难题，形成了具有自主知识产权的完整工艺技术包，在高值化产品开发及应用方面取得重大创新。
该项目主要技术内容包括：
（1）发明了低品位凹凸棒石结构性转白关键制备技术，利用既具有还原性、又具有酸性和离子络合能力的有机酸，选择性梯度溶出八面体中的致色离子，在转白的同时完整保留了凹凸棒石的规整孔道和纳米棒晶，解决了八面体溶蚀引起纳米棒晶损伤的技术难题，实现在涂覆锂离子电池隔膜涂层和增韧补强塑料母粒中的应用；利用凹凸棒石伴生矿和八面体溶出离子，攻克了宏量制备纳米功能材料的技术难题，实现了伴生矿的高值利用和溶出离子的有效利用。
（2）发明了凹凸棒石棒晶束高效无损解离制备新技术，形成了“对辊处理-制浆提纯-高压均质-乙醇交换”一体化工艺，解决了棒晶束解离过程中棒晶损伤和干燥过程中二次团聚的技术难题，实现了凹凸棒石从矿物材料到纳米材料的转变；通过棒晶表面的电荷调控和功能基团组装，开发了凹凸棒石纳米无机凝胶和霉菌毒素吸附剂产品，实现了凹凸棒石棒晶的纳米功能性应用。
（3）发明了高压均质力场促进凹凸棒石纳米孔道与有机分子原位组装新技术，显着提升了有机/无机复合材料的杂化效率；采用湿法工艺首次实现了系列颜色鲜艳类玛雅蓝颜料的高效制备，破解了类玛雅蓝颜料工业化稳定生产技术难题，产品在耐候性和防腐涂料中得到应用。
（4）发明了凹凸棒石原位组装固体酸活性吸附位点制备技术，首次用湿法工艺实现了毛棕榈油高效脱色剂的规模化制备；利用废弃脱色剂和吸附剂通过原位炭化技术，制备了生物炭/凹凸棒石复合材料，实现了废弃物的循环利用。
该项目申请国家发明专利50项，已获授权24项，从关键技术发明到高值产品开发，形成了覆盖该项目关键技术的核心专利群。出版了《凹凸棒石黏土应用研究》和《凹凸棒石棒晶束解离及其纳米功能复合材料》2部专着，合作制定国家标准和行业标准各1件。发表SCI论文101篇，他引1808次。形成的高端产品各项性能指标达到或超过国外同类产品的技术水平，显着增强了我国凹凸棒石产业的核心竞争力，近三年新增销售额达7.11亿元。基于湿法低品位凹凸棒石转白、伴生矿同步转化和凹凸棒石棒晶束解离技术的突破，解决了长期制约我国凹凸棒石高值化利用和产业发展的关键共性问题。相关成果获甘肃省技术发明奖一等奖1项，江苏省科学技术奖一等奖1项。
“基于湿法凹凸棒石高值利用关键技术开发与应用”项目应用评价
1）锂离子电池隔膜领域：江苏清陶能源科技有限公司应用评价是”采用具有孔道结构和比表面积较大的凹凸棒石纳米棒晶，突破了涂覆工艺制备锂离子电池隔膜关键技术，使隔膜的锂离子传导率提高33%，电池内阻降低26%，耐热使用温度提升15.7%，电池容量保持率和循环寿命提升到领先水平“。
（2）凹凸棒石纳米棒晶增韧补强领域：广东壹豪新材料科技股份有限公司应用评价是”凹凸棒石纳米棒晶具有优异的增韧补强作用，可降低结晶型塑料成核温度；在PET塑料中添加1%纳米棒晶，材料拉伸强度≥120 MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥90 J/m，弯曲强度≥175 MPa，弯曲模量≥8900 MPa，模温≤90℃，产品性能已达到杜邦FR530产品水平“。
（3）凹凸棒石胶体和吸附应用领域：展辰新材料集团股份有限公司应用评价是”凹凸棒石纳米无机凝胶用于高端水性涂料中其增稠、悬浮和触变性能与Attagel 50产品相当，优于国产有机化膨润土产品“。神力特生物科技股份有限公司应用评价是”凹凸棒石玉米赤霉烯酮吸附剂产品吸附率超过93%，产品性能超过国外高端产品水平，具有好的性价比，打破了国外公司的市场垄断“。
（4）凹凸棒石在高端耐候性涂料中应用：西北永新涂料有限公司应用评价是”凹凸棒石类玛雅蓝颜料在涂料中易于分散，聚氨酯水性涂料和地坪涂料应用证明，耐候性和耐磨性优异，显着提升了产品的市场竞争力“。
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