大胆创新,,走出一条具有中国特色的生物基助剂之路

  • 来源:国际塑料商情
  • 关键字:创新,生物,基助剂
  • 发布时间:2024-03-08 17:45

  文/詹曲

  铸就一个成功的企业,必定离不开创新人才所打造的坚定基石;而培养一个创新人才,必定离不开以“百年树人”精神为宗旨的大学“象牙塔”。如今,产学研深度融合作为促进技术创新所需各种生产要素的有效组合,已经成为塑料行业飞速发展的重要推手。在秀美的蠡湖旁,教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校——江南大学的校园里,我们有幸采访到江南大学化学与材料工程学院教授、博士生导师,环保助剂与先进催化研究团队学术带头人蒋平平博士,听他分享对环保助剂行业及产业创新发展的真知灼见。

  重回象牙塔,孕育桃李芬芳

  作为人类最伟大的发明之一,塑料已经成为国民经济各个领域中不可或缺的重要产业,在推进人类文明进步的同时,美化了人们的生活。

  在大学时代就将高分子材料的塑料作为重点关注领域的蒋平平博士,自此与塑料行业结下不解之缘。1985 年,从江南大学应用化学系本科毕业后,蒋平平博士开始在无锡市溶剂总厂工作,并在总厂的助剂分厂中,历任增塑剂车间技术员、车间主任及技术厂长等职务。

  蒋平平博士回忆,80年代初国内材料助剂行业刚起步,和国外相比尚无规模型的助剂生产企业,基本都是间歇法工艺,生产过程与设备水平相对落后,酯化催化工艺基本上都是传统的酸催化合成路线,以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为主,产品品种单一,许多材料助剂需要大量进口,企业中具备专业知识的工厂技术一线人员十分缺乏。

  为了更加系统和深入地学习专业理论知识,蒋平平博士于1990 年考入北京化工学院(现北京化工大学)攻读硕士学位、于2001 年考入华东理工大学攻读博士学位,并由国家留学基金委派出作为国家高级研究学者赴美国南佛罗里达大学进行国际合作研究。

  “工厂的这段经历给我提供了坚实的工科专业背景,使得我能从行业及企业的技术难题与共性问题中凝练出要解决的科学问题,为进一步解决工科的科学问题与理论水平创造了宝贵的条件。这也帮助我进一步确定了专业主攻目标与方向,丰富了一线企业实际生产过程与化学分子理论知识结合的专业思想,对正确定位自己的研究方向与主攻目标起着十分重要的影响。”回望这段岁月,蒋平平博士的语气中充满感恩。

  丰富的理论基础和扎实的一线工作经验,造就了如今不可多得的同时拥有学术和产业经历的业内资深专家。孕育桃李芬芳,源源不断地向社会输送专业的塑料技术人才或许是加快我国塑料产业发展的捷径。博士毕业后,蒋平平博士选择在江南大学任教。

  通过与国家产业导向有机结合,蒋平平博士聚焦于功能材料性能的改性与新型高分子材料的应用,并通过先进催化方法合成各类分子结构的精细化学品。得益于此,蒋平平博士得以研发各种先进环保助剂,从而有效地推进了这些助剂在新型材料中的实际应用,提高了传统助剂分子结构的改造,缩短了产业界与国际跨国公司同类产品性能的距离,加快了我国功能性助剂与国际先进产品的快速接轨,支撑了我国新材料领域的绿色发展。

  走出一条具有中国特色的生物基助剂之路

  绿色环保的可持续发展理念由来已久,除了树脂原材料,在塑料成型加工中占有特别地位的塑料助剂也在积极寻找绿色转型之路。环保助剂包括生物基助剂、Ca/Zn、K/ Zn 和稀土热稳定剂、光稳定剂、成核剂、含氮(N)与磷(P)分子结构的阻燃剂、抗氧剂、发泡剂、橡胶防老剂/ 促进剂、抗静电剂和润滑剂等。深耕环保助剂与先进催化领域四十余年的蒋平平博士亦很早就将目光锁定于此。

  谈及我国在环保助剂方面的发展历程,蒋平平博士分享说,这与国际高品质制造行业对环保与绿色生产方法与工艺水平趋势密不可分,同时也与密集的国内外系列环保法规的政策密切相关。

  以助剂中产量与使用量最大的环保增塑剂为例,其发展历程可大致分为三个阶段:第一阶段,以植物油或有机农副产品发酵产物的下游产品为主,如环氧大豆油、环氧脂肪酸甲酯、氯代脂肪酸甲酯等,以农作物发酵获得的柠檬酸、乳酸为原料制备柠檬酸酯和乳酸基酯类等。第二阶段,以欧盟等发达国家出台相关法律为界,这些法律法规对邻二甲酸酯类增塑剂的使用领域做了严格的限定,对塑料制品中的热稳定剂重金属、阻燃剂卤素、光稳定剂有害元素等助剂的应用也都进行了限定。第三阶段,以我国生态环保部、国家工业与信息化部和国家卫生与健康委三部委联合发布《化学品估优先控制目录》为界,此期间国家出台和修改了许多国家与行业新的标准,对我国环保助剂的发展起到了引领作用。

  近些年来,欧盟、美国等国家相继出台政策鼓励有生物基含量的产品,普遍可降解、对人体无潜在安全风险且对环境友好的生物基助剂因而迎来行业发展新机遇。例如,生物基助剂可广泛应用于高端PVC 制品、软PVC 汽车修饰材料、儿童玩具、医疗、环保建筑材料、新能源电线电缆制品、食品包装、医用PVC 手套、PVC 弹性运动地板、PVC 发泡材料等领域中。其中,医疗制品、食品包装材料、儿童玩具及出口塑料制品是生物基助剂应用量较大的行业,并且受到国家的强制标准进行管控。

  生物基助剂的来源虽然广泛,如山芋干、玉米和木薯等副粮食,以及秸秆、农副产品、地沟油等,但是国内外企业在选用这些来源时必当因地制宜,因而在开发相关生物基助剂产品时亦有区别。该如何走出一条具有中国特色的生物基助剂之路呢?

  “面广量大的生物助剂产品生产的原材料必顺立足国内,如符合我国国情的主要生物质原料包括木质素、植物油、农业废弃副产物、地沟油利用等,也可以利用生物合成来解决生物助剂的原料来源问题,如乳酸、聚乳酸等,这些过程可以将我国具有优势的原料资源与化学工业的提纯和分离技术结合,将农副产物、有机废弃物高值化进行充分利用,走出一条具有中国特色的生物基助剂的产业化新技术路线。”蒋平平博士感慨道。

  采访时,他还特别提到,国外有许多先进的生物助剂合成的技术可以借鉴和学习,如,具有不对称分子结构产品合成、具有手性化合物的生物合成及相对应的先进加工设备等。

  从荣格技术创新奖看行业发展新思路

  技术创新是企业可持续发展的源动力。自2006年开始,荣格技术创新奖评选覆盖塑料行业,并授予行业中突出的创新先锋,以公正、客观的评选流程倍受业界广泛关注,已经成为中国极具专业性和影响力的行业评选。

  从2020 年起,蒋平平博士受邀担任该奖项的专家评委与特聘颁奖嘉宾,见证了一批批塑料企业在创新发展的道路上“各显神通”。以“2024塑料行业-荣格技术创新奖”为例,共有84 家报名企业的共101 项创新产品/ 技术入围评审,令蒋平平博士印象最深刻的是,企业的科技原创能力在引进、消化吸收和提升国外先进技术后不断提高,它们越来越重视推出的创新奖技术在解决行业关键技术难题中发挥的重要作用。

  “展开来说,许多企业十分注重自有知识产权的转化,注重对标国外先进产品的特性参数,注重节能与减排技术的应用,注重将新颖加工设备开发与数字技术结合等;在塑料的具体应用领域方面,更多企业将目光从传统工业行业应用转向新能源汽车、现代农业、包装与装饰材料、医药产业、航空与空间、5G 通讯等国家支柱产业和新兴技术领域,拓展了新的塑料应用范围。这些创新产品/ 技术真正成为引领塑料行业发展的风向标。”蒋平平博士分享说。

  虽然客观且全面地评价某个产品/ 技术的创新性并没有唯一的答案,但在每一位评审专家心中,都有基于自己专业经验的判断标准。蒋平平博士认为,企业的技术创新方向应将单一产品向功能性、人工智能化结合方向发展;努力向降低生产成本、节能减排与绿色生产过程方向发展;向交叉学科与新的应用领域和埸景方面发展,如,新型挤出设备与环保配方工艺的结合、数字技术和机器人在制品加工中应用等。

  如今,越来越多的本土塑料企业也在紧紧围绕市场拓展及应用方面加大创新力度和步伐,不过,蒋平平博士指出,在聚焦行业的瓶颈问题与关键技术方面,不少企业还有许多内容可以提升。例如,创新性企业应更加注重企业的可持续发展、新产品开发与突破、原创性和集成创新的工作;注重各类创新人才的培养,组建企业自己的技术中心、工程技术中心等创新平台;注重形成企业自主知识主权和发明专利的转化,参与国家及行业标准的制订;充分利用国家的产业政策,利用好国家对高新技术的优惠政策,提升企业产品质量、拓展企业在国际及行业界的影响力等。

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