2023Chinaplas观展手记：神奇材料在哪里之"不融化的冰"
4月20日，历时四天，全球橡塑人共同奔赴的行业大集会——2023Chinaplas国际橡塑展完美收官。
在展会现场，化工新材料的外派编辑小分队见到了来自不同公司的种种神奇的材料。
视若无物的“抗反射蛾眼膜”
薄膜表面具有有规则的百纳米突起结构。由于蛾眼结构，在突起的垂直方向的折射率连续变化，在380~780nm的可视光线范围里几乎不会反射，且轻微反射的色调非常自然。
采用三菱化学独有的卷对卷压印工艺，可提供无接痕的大面积蛾眼膜，以实现最高的抗反射效果。
·撕不坏的“环保专家”石头纸·
利用煤矸石、碳酸钙石粉为主要原料，以高分子材料和及多种无机物为基材辅助材料，利用高分子界面化学原理和填充改性的特点，经特殊工艺处理加工成型。制备过程无需砍伐树木，无三废排放。
可植入人体的聚合物
三菱化学集团为医疗健康行业提供种类丰富的聚合物解决方案，包括生物相容型植入级热塑性型材。
Chirulen®/Extrulen®UHMW-PE用于植入物，如髋、膝、肘和肩关节假体。
Zeniva®PEEK主要用于骨科、心脏和神经植入装置。
LSG系列常常应用于牙科器械、手术器械及用品、药品加工和包装、分析和诊断设备。
除了上述这些，还有“满天星”PMMA塑料光纤、银离子除菌纤维等等……
今天小编要讲到的，就是一种国家大力提倡，应用前景十分广阔的神奇材料：不会融化的“冰”——仿真冰树脂。
仿真冰树脂
在中石化的展台上布置有一个冰壶赛道，围满了络绎不绝的观众。在炎炎夏日的深圳，中石化的冰壶赛道是如何在没有连接电力设施的情况下保持不融化，靠近也不会感觉到寒冷的呢？
摄于2023Chinaplas，中石化仿真冰树脂
对此，中石化的工作人员解答了其中关窍：现场看到的冰壶赛道使用的是中国石化北京化工研究院开发的液态仿真冰树脂，使用环氧乙烯材质。这款材料拥有多个牌号，有的型号可以用于滑冰场，与专业的冰刀直接接触。现场使用的这款属于冰壶赛道专用牌号，这一材料的铺设过程采用整体浇筑的方法，可以实现镜面级平整度，摩擦系数小于0.1，与现有的仿真冰材料相比拥有更好的体验感。同时，这款材料兼具了耐磨性、润滑性和透明性，与真冰相比具有更好的高温适应性，可以满足学校、商场、城市公园等众多场景的要求。
化工新材料拍摄，中石化产品手册中对于仿真冰树脂的介绍
无独有偶，在作别了中石化所在的17号展馆，来到16号展馆后，前线的编辑在中石油的展台发现了另一处冰壶赛道。
摄于2023Chinaplas，中石油超高分子量聚乙烯冰板
与中石化的冰壶赛道不同，中石油的冰壶赛道采用的原材料是超高分子量聚乙烯树脂。据悉，该仿真冰板所用的超高分子量聚乙烯树脂由中石油辽阳石化生产。此外，在展台现场，中石油也展出了大量以超高分子量聚乙烯树脂为原材料的管材、板材、纤维制品等。
摄于2023Chinaplas，中石油超高分子量聚乙烯管材
摄于2023Chinaplas，中石油超高分子量聚乙烯板材
摄于2023Chinaplas，中石油超高分子量聚乙烯纤维制防切割手套
仿真冰最早出现在上世纪60年代，后来经过不断研发，目前的人造仿真冰场与真冰场的滑冰感觉已相差无几。仿真冰树脂都有哪些常见的材质，发展前景如何呢？今天我们就一起来了解一下！
仿真冰发展背景
我国冰雪期短，天然冰场数量较少，且需要不断的制冷，耗电量巨大，维护成本高，不便于大量的推广使用。仿真冰板作为一种环保的创新产品，有着不耗电、维护保养便捷、投资和运行成本远低于真冰场的优势，且不受地理位置和气候条件限制，有利于在全国范围内推广使用，更能满足“三亿人上冰雪”的需求，是真冰的完美替代品。随着2022年北京—张家口冬奥会的成功申办以及“三亿人上冰雪”口号的提出，仿真冰树脂也迎来了大力发展的契机。
仿真冰主要的材质
目前业内采用的人造仿真冰板的材质绝大部分都是超高分子量聚乙烯（UHMWPE）——一种分子量在150万以上的线性长链聚乙烯。点击此处了解超高分子量聚乙烯更多相关信息。本文前面提到的三菱化学展出的可植入人体聚合物中髋、膝、肘和肩关节假体的主要材质也是超高分子量聚乙烯。
UHMWPE极高的分子量赋予其许多通用聚乙烯没有的优异性能，例如质轻，耐低温，耐腐蚀，低吸水性，抗冲击等。在仿真冰板领域主要利用的是其耐磨性强，具有自润滑性，生物相容性佳，卫生无毒、耐候性强、抗老化等特性。
表：不同聚合物的摩擦系数对比
除了超高分子量聚乙烯外，也有少部分厂家采用氟化环氧树脂。这种仿真冰材料的制备方法是将氟化环氧树脂、环氧树脂、催化剂、交联剂、补强剂搅拌均匀后进行浇注并固化成型，制备得到邵A硬度为70-90的仿真冰材料；再通过氟化环氧树脂的合成，及其进一步参与环氧树脂固化反应，在其表面形成致密的氟化层，进而降低材料表面的滑动摩擦系数。
聚脲是通过带氨基的树脂与异氰酸酯固化剂反应制备的，其分子结构中含有重复的脲基链段。天冬聚脲是聚天门冬氨酸酯树脂上的仲胺基和异氰酸酯反应，生成含有脲键的树脂，是一种新型双组分、较慢固化、超耐候聚脲材料。目前主要应用于防水涂料、防腐涂料、地坪涂料、工业涂料等领域。此外还可以应用于美缝剂、灌封胶、胶黏剂、浇筑材料等领域。
因为天冬聚脲具备很强的耐磨性和耐候性，在紫外光照射粉化测试中寿命可达3000~4000小时，常温下结构非常稳定，有研究团队以其为主要成分研发出了平均损耗速度为5年/毫米，能够支持长期使用的仿真冰。研究团队调整了合成冰材料的含固量，使其可以在常温下慢速固化，从而能够支持场馆工作人员对冰面进行喷涂或推平等维护操作。此外，冰场迁移或改变规格时，只需要将冰体进行重新分割或拼接，再用新的液体材料浇筑接缝即可。天冬聚脲具备挥发性有机物、重金属含量低，不含溶剂等特点，对不污染环境的同时，也不会对施工人员的健康造成损害。
仿真冰树脂优缺点及发展前景
目前市场上超高分子量聚乙烯仿真冰树脂为主流。具体而言，与传统真冰冰场相比，超高分子量聚乙烯仿真冰场有以下优势：
1
建设成本低，耐久性好
仿真冰场成本约为真冰场的1/4左右。仿真冰板耐磨损，使用寿命长。天然冰场需要冷却设施、钢筋混凝土面层等，对场地要求较高，施工难度较大。
2
后期运行成本低，维护方便
真冰场在运营上分为两部分：①制冷机组制冰；②整冰车修冰。制冰完成后，还需要投入庞大的制冷电费及整冰车，一台整冰车的价格就需要大概100万人民币，而且真冰场每隔3-4小时需要制一次冰，制冰期间冰场无法运营。而仿真冰场在维护上仅需最低限度的工作人员即可完成，无需水电。以800㎡为例，真冰冰场造价大约在700-800万人民币，仿真冰场只要不到300万就可以拥有一套完整设备。
3
装拆灵活，可回收利用
仿真冰场不受场地、季节和气温的限制，使用后还可循环回收再利用。
4
体验舒适、绿色安全
材料安全可达到食品级别。使用过程零排放，无污染。
此外，超高分子量聚乙烯仿真冰也存在一定的不足：
1
市场良莠不齐
原材料及成品良莠不齐，这对于参与滑冰运动的人来说存在巨大的安全隐患，严重影响了市场对仿真冰场地的认可程度。随着近年来各项标准的起草和发布，逐步为仿真冰场地建设提供了更加严谨的技术和监管依据。
2
仿真冰上难以进高难度技巧动作
该材料具备很好的耐切割性，这也导致冰刀会“陷”进板材表面，拔出时还会留下黏性的毛茬，运动员难以在板材表面做出急停、急转、空中转体等高难度技巧动作。
3
耐热性差
UHMWPE材料熔点在135-150℃之间，熔点较低。在100℃以上，其力学强度丧失严重。受热易变形甚至起火，存在一定的安全隐患和消防风险。
目前冰雪运动在我国市场的渗透率仍然较低，但是随着仿真冰树脂行业发展逐渐完善，市场监管更加规范，冰雪运动的门槛也会逐步降低，越来越多的人能够参与到冰雪运动中。
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