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为高分子材料注入绿色基因

编译者:冯瑞华发布时间:2021-8-17点击量:8 来源栏目:科技前沿

“粘合树脂、高分子相容剂、高分子增韧剂等等,这些看起来大同小异的‘塑料颗粒’,合成后的材料性能截然不同。”8月中旬,位于宁波北仑,面积数千平方米的生产车间内,一身蓝色工作服的张发饶向科技日报记者介绍道,与基因编辑相似,高分子接枝改性就是让高分子与功能基因通过架接组合,从而形成具有不同功能特性的多彩世界。

凭首创性成果登上日本各大新闻媒体,回国创办宁波能之光新材料科技股份有限公司,企业获工信部“专精特新”小巨人称号,率团队成功开发出30多种相容剂和增韧剂……不久前,张发饶当选为乌克兰工程院外籍院士,在他看来,秉持“实业兴国”理念,不盲目追逐热点,在细分领域持之以恒,才能继续照亮往后的科研之路。

凭跨界首秀踏入材料领域

成长于江西省赣州市一个农民家庭的张发饶,就“读书改命”作了深刻诠释。

1979年,年仅16岁的他考上中南大学,选择有色金属专业学习,此后相继在江西理工大学、中国科学院过程工程研究所获得硕士、博士学位。彼时的张发饶,已拥有一定事业基础,为企业开发的钴、镍分离回收等项目技术相继获得成功,正踌躇满志地想承包一家濒临破产的企业。

“去外面的世界看看吧,认识差距和进步空间。”1996年,张发饶经博导点拨东渡日本,在日本高知大学历时三个月就完成了一篇水热化学领域的论文,由此被日本最大的国立研究机构——工业技术研究所相中,受邀参加“微细藻类的综合利用”的研究。  

1997年12月,《京都议定书》在日本京都签署通过。“此前日本已启动一批减碳减排科技专项,‘微细藻类的综合利用’便是其中的子项之一。”张发饶介绍,自己原先没有系统地接触过高分子材料,那时候也年轻,自知顶着跨界、重大项目的压力,很想干出点成绩来。

通过翻阅资料,向专家学习请教,每天加班到深夜,张发饶硬是在国际上首创研发出一种新型环境友好材料。

“当时团队采用马来酸酐接枝物作为相容剂,将能吸收CO?的微细藻和聚烯烃复合,可用作建筑材料用来固碳。” 张发饶解释道,所谓相容剂,简言之是促使不相容的两种物质结合,从而使复合材料性能大幅度提高。正是这段经历,自己与高分子材料研究算真正结下不解之缘。  

完成跨界首秀后,张发饶又于1999年发明了一项环境友好材料的机械化学复合方法,在高分子材料领域积累渐深。彼时,国内改革开放20年来,民营企业高速发展,加之同年北京申奥成功,让远在日本的张发饶倍感心潮澎湃,准备回国大展身手。

2001年,恰逢宁波一位留学生创业园负责人在日本大阪招揽人才,与张发饶一拍即合。20年过去,他在办公室里仍保留着一张背景是樱花树的纪念照,下面印着两行小字:梁园虽好,终非久留之地,腾飞的中国才是事业的真正舞台。

将“绿色基因”注入研发攻关

21世纪初,国内改性塑料市场刚刚起步。高分子相容剂和工程塑料增韧剂这类细分领域的产品,大企业不容易顾及,但在工业生产中不可或缺。

“我们将相容剂和增韧剂作为企业研究方向,还以首款产品确定了绿色发展的基调。”张发饶介绍,当时国内环保型绿色无卤阻燃电缆材料的年产量相当有限,且相容剂依赖进口,某国际公司进口价约每吨5万元。

2004年,张发饶带领团队成功研发出国内首家用于低烟无卤阻燃电缆料的相容剂,国产化后相容剂成本的大大减低使这一环保材料得到了快速发展。 迄今为止,张发饶团队已成功开发出30多种相容剂和增韧剂,产品广泛应用于改性工程塑料、木塑材料、可降解塑料以及无机有机复合材料。

“公司团队的自主研发替代攻关项目‘清单’还在持续更新,比如近年来推进的汽车轻量化复合材料。”张发饶介绍,通过把车门的主要材料从传统的钢板换成能一次成型的纤维增强高分子复合材料,在减轻整车重量的同时提升汽车的防撞性能,相关产品的替代研究,正在紧锣密鼓地开展。

值得一提的是,2020年新冠疫情发生后,国内口罩生产原料紧缺,尤其是中间熔喷布供应严重不足。张发饶凭借在高分子功能化改性领域和VOC脱除方面的多年积累,一个周内攻克了口罩核心材料熔喷聚丙烯研发技术和量产难关。

2020年初,国家发展改革委、生态环境部印发了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》。经过疫情历练,张发饶对市场也更为敏锐。在他看来,最严“禁塑令”将推动更多环境友好型材料普及应用。

位于江西赣州经济技术开发区,由张发饶团队研发的塑化淀粉材料已经投产。

“我们将塑化淀粉与生物降解高分子复合,用合成的新材料制成地膜、塑料袋,能通过生物降解完全在自然界分解,从而缓解现有的塑料污染。”

“目前这款材料成本虽比普通塑料贵,随着技术改进、原料降价,价格还将压缩。”张发饶表示, 在20世纪90年代,自己就是通过环境友好型材料踏进高分子材料领域,今后将加大投入,用于解决材料和环境的相容性问题,如生物降解材料和木塑材料等,争取实现更多突破。

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