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间位芳纶的“中国制造”之路

[来源:上海科技] [日期:2010-01-09]

  自主创新的路上,总是布满荆棘。实验室里走成第一步已殊为不易,而走出实验室后的路更长。长期以来,规模化生产一直是困扰中国高科技产业发展的一个瓶颈:也许一两个富有创新的亮点便足以成就一篇好论文;但任何一个细节的疏忽就可能导致生产全盘失败。间位芳纶产业化的成功推进启示我们:产学研合作必须深入再深入、紧密再紧密;科研工作者需要学习再学习、探索再探索,这样才能将实验室里的好样品转化为造福社会的好产品。当然,这种深入紧密的合作关系的推广,还有待有效的制度安排来促成。
    
    东华大学材料学院楼一间办公室的窗上,贴着一张泛黄的纸片。这张纸不同寻常,它用我国自己生产的高性能纤维家族的新宠儿——间位芳纶制成,既有纸的轻薄,又像面料一样可以纺织,更能耐受200℃以上高温,在更高的温度下,它甚至会自动碳化变成隔热层。
    
    间位芳纶用作绝缘材料,可大大提升机电产品的性能,还能使之瘦身减重,是“革命性”的新型材料;除了民用,它更可以在航空航天、国防等领域广泛使用。多年来,这种材料的规模化生产一直只被少数发达国家掌握,形成技术封锁和市场垄断。为了解此难题,东华大学胡祖明教授团队与企业携手持续攻关,他领衔的课题——《间位芳纶及绝缘材料产业化关键技术》,今年荣获了上海市科技进步奖一等奖。这个从原料到设备到技术到生产都是“中国制造”的课题,已顺利完成小试、中试,投产4年创造经济效益近4亿元。
    
从零开始的“中国制造”
    
    “早在上世纪90年代初,我国化学纤维产量就已是全球第一,占了世界总生产量的1/3,但高性能纤维的产业化几乎为零。”胡祖明说,有一组数据让他们这些纤维领域的研究者刻骨铭心:“当时我国2000万吨普通化学纤维的利润,只相当于发达国家一家公司6万吨高性能纤维的利润!高性能纤维产业化的空白,严重影响了我国航空航天、国防军事等领域的升级换代。”
    
    从那时起,东华大学的材料研发团队就瞄准了高强高膜聚乙烯、碳纤维和芳纶这世界公认的三大高性能纤维产业化课题,着手攻关。面对外国人对间位芳纶相关材料和技术的长期封锁,研发团队只有从零开始,披荆斩棘走“从原料到装备、从技术到工艺都由中国制造”的自主研发之路。
    
    聚合工艺没有现成设备,他们根据国内相关制造企业的实际能力,自己设计,委托加工。结果证明:“中国制造”完全行!通过纺丝工艺的调整,他们取得了性能可与进口产品媲美的芳纶1313纤维。制备间位芳纶纸,他们研究短切纤维和沉析纤维的配比、混合工艺及打浆度,解决了纤维在水中稳定均匀分散的难题。终于,实验室小试成功。和化纤打交道20多年的研发团队的成员们心里有了底。
    
“重新”开始的产业化攻关
    
    走产业化之路,必须与企业建立持续的产学研联盟。小试成果被上海一家企业相中后,“学院派”博导胡祖明开始带队与企业密切合作,探索间位芳纶纸的规模化生产。
    
    实验室研发,不可能把产业化过程中会遇到的问题都模拟揭示出来。就拿原料来说,试管里小量的1誜1配比反应,和实际生产中以立方计的1誜1配比反应,会出现完全不同的结果。要实现工业化生产,一个个问题必须重新逐个研究解决。为此,他们先做了中试,降低下一步大规模生产的风险。后来生产规模扩大了,他们也没有停止中试,目的是不断暴露并解决问题。因为整个过程中只要有一个障碍,就不能实现工业化生产。
    
    “写论文,也许只要有一个亮点就可以写成一篇好论文。但科研项目产业化,哪怕只有一个很小的难点没能解决,都会失败。”胡祖明介绍,制浆过程的原料分散问题、热压工艺优化等,都是产业化的“坎”。经过数不清的实验,课题组自主开发出了整套间位芳纶绝缘材料的生产工艺,设计了与新工艺配套的新设备,建起了多条间位芳纶纸(绝缘材料)生产线。这些生产线投产以来,销售率高达100%,经济、技术和社会贡献俱佳。
    
从头开始学和企业打交道
    
    胡祖明说,与企业合作的项目投资很大,决策时压力也就很大。从征地到厂房建成,整个团队的20多名教师、学生及技术人员一直都在第一线跟进,投入了大量时间精力。
    
    “我们这些教授、研究生要学习和企业负责人、施工人员打交道,要对整个工程的安全负责,不仅要达到预定目标,还要尽可能节约成本。”走出实验室的师生们,学会了和企业“谈条件”,理直气壮地要求“厂房可以简陋点,但保障安全的设备都要配齐,不配齐就不开工!”企业从中感受到大学科研工作者的责任感、执著精神和坦诚态度,合作关系越来越稳固。
 

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