□ 文/ 图 潘亚男
开放式创新,使北化院合成树脂研发能力实现了从跟随到引领的飞跃,开发了一些国际领先的高端合成树脂产品。
中国石化汽车轻量化非金属材料创新中心成立暨第一次联席会议现场。
今年5月,中国石化汽车轻量化非金属材料创新中心成立暨第一次联席会议在北京化工研究院召开。该中心聚焦集团公司“基础+高端”发展战略,采用“产学研用”联合攻关模式,进行车用轻量化非金属材料引领和支撑性技术的开发。该中心的建立,是中国石化“产销研用”协作创新模式在汽车轻量化领域的延伸。
北化院作为该模式技术创新主体,在合成材料催化剂、聚合工艺、改性技术研究领域拥有强大的研发团队。他们对标世界科技前沿,着眼引领行业发展,结合中国石化的产业优势,坚持创新驱动发展,在绿色、安全、健康、环保等材料技术方面开展新技术攻关。近三年来,北化院作为牵头单位承担了3项中国石化重大项目,3项关键核心技术攻关计划,以及14项“十条龙”攻关项目,为“产销研用”协作创新模式提供强大的技术支撑,积极助力中国石化迈向产业中高端。
“开放式创新,是我院持续创新的原动力。”集团公司首席专家、北化院前院长乔金樑说。
北化院协同攻关的传统由来已久。该院“聚烯烃新产品开发”创新团队,就是以高分子物理结构研究为基础,联合催化剂、聚合工艺、加工及助剂、性能测试等多学科领域协同攻关的创新团队。在加工、工艺技术、高分子物理及表征“三驾马车”的驱动下,该团队开发出高速BOPP专用料、丙/丁共聚聚丙烯、高熔体强度聚丙烯、PE100管材专用料、透明抗冲聚丙烯、电容器薄膜专用料等一大批高附加值新产品,先后获国家技术发明二等奖1项,集团公司科技进步奖4项,发表科技论文16篇,申请专利81件,中国专利金奖1项,北化院合成树脂的研发能力也从跟随跃升为引领。
自1998年整体进入中国石化,北化院积极参与中国石化科研、生产、销售、服务协同作战的“产销研用”一体化。他们优化调整科研管理和研发模式,聚焦核心关键技术,合理配置研发资源,实施多领域跨部门联合攻关,涌现出一大批优势互补、团结协作、业绩显著、充满活力的优秀科研创新团队,为“产销研用”协同攻关模式提供持续动能。
今年3月12日,由北化院牵头承担的“高附加值合成树脂关键技术开发及应用”项目顺利通过鉴定。该项目是集团公司首个通过鉴定的重大科技攻关项目,完成了10类高附加值产品的全部技术攻关,打造了6个创新点,其中可用于高端透明聚丙烯产品的G树脂是世界首创,成为第一个被IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)进行结构与性能研究的中国首创商业化高分子新材料。这一具有里程碑意义的新型树脂是应用北化院自有技术——丙/丁共聚聚丙烯技术研发的。
为解决常规透明聚丙烯树脂中含有较多可溶出物影响人体健康的问题,北化院科研人员对析出物与分子结构关系进行了探索研究,设计不同共聚组成及分布的分子链结构,并通过催化剂应用及工艺技术创新,解决了丙/丁共聚聚丙烯的生产难题,在国际上首创了低可溶出物的透明聚丙烯——G树脂。该产品实现了刚性、韧性及透明性的平衡,使透明聚丙烯在食品、药品接触场合的应用安全性有了跨越性的提升,为市场提供更安全可靠的聚丙烯包装材料。
在重大项目中实施高效的“产销研用”组织模式,促进了成果的推广。北化院科研人员与上海石化等生产企业积极开展联合攻关,对装置进行技术改造,在小试、中试聚合研究的基础上,迅速将这一原创自有技术推广,使这种新型透明聚丙烯树脂产品实现了工业化。目前,丙/丁无规共聚透明聚丙烯树脂产品在国内市场获得广泛应用,正在开展海外市场的推广工作。包括G树脂在内,“高附加值合成树脂关键技术开发及应用”项目的各项原创性产品备受国内外厂商瞩目,带动了我国汽车、食品包装、医用耗材、卫生健康、电子电器等等相关产业的发展,部分产品出口发达国家,累计产销量可观。
围绕人们对能源、水资源、交通、健康、饮食等基本的需求,他们积极开展基础前瞻研究,进行开发颠覆性技术的前期储备。除已实现产业化的高端医用耗材、绿色食品包装、长效塑料管材等新产品外,他们还在发光材料、仿蜘蛛丝集水材料、可降解地膜材料、导电材料等方面设置了开发项目,开展了从基础理论至小试的相关研究,为未来中国石化在高端材料领域占据重要地位打下基础。
应用丙/丁共聚聚丙烯技术研发的透明注塑聚丙烯“G树脂”。
在镇海炼化开发高流动性抗冲聚丙烯系列产品过程中,北化院依托原创性技术——非对称加外给电子体技术,指导镇海炼化进行装置改造,增加新的外给电子体泵和管线,保证装置改造、装置运行和新产品开发的顺利进行。该院燕山分院以溴化丁基橡胶为代表的合成橡胶技术,在合成橡胶产业困难时期,进行产品提质增效项目的开发,帮助多家企业进一步降低生产成本,提高产品质量,解决生产问题。
“技术是生产企业安、稳、长、满、优运行的保证,也是不断推出有竞争力新产品、解决用户需求的基础。”北化院技术室长处处长马鸣说。从原料、催化剂、聚合工艺、加工应用、制品分析到结构设计的全流程化工产业链,北化院在每个环节都有相关的原创性技术。他们与化工销售公司合作组成了近百个产销研小组,全面服务中国石化各大合成材料生产企业,技术服务与推广覆盖中国石化合成材料所有市场;与重点企业签订长期战略合作协议,并长期在华南地区派驻技术服务人员,实现产销研三方紧密结合、协调联动。
在下厂技术服务过程中,北化院的科研团队为生产企业开发新产品制定详细的开停车、牌号切换方案,根据新的技术工艺提供装置改造方案,并对改造的装置进行检验,保障新产品开发过程中的装置长周期稳定运行和合格产品的快速到位,为新产品工业化生产铺平道路。
2015年,洛阳石化携手北化院开展联合攻关,成功开发了医卫用非织造布专用树脂PPH-Y35X。该产品具有高强度、低VOC、低气味等突出特点,主要应用于手术衣、口罩、卫生巾、湿巾等医疗卫生产业,综合性能国际领先,打破了美国埃克森3155E3在该行业的长期垄断,成为国内首款全面替代美国埃克森产品的国产树脂。采用PPH-Y35X生产的非织造布质感柔软、透水性强,且不含塑化剂,已通过了美国宝洁公司、美国金佰利公司、日本尤妮佳公司的安全、环保及质量认可,主要提供给帮宝适、花王、妈咪宝贝、好奇、强生等国际知名品牌,已成为中国石化合成树脂产品走向世界的名片。
PPH-Y35X优异的性能,得益于北化院自主开发的高性能聚丙烯催化剂——HR催化剂。该催化剂具有超高的氢调敏感性和高的立构定向性,所制备的聚合物分子量分布窄,能够满足高端纤维料的要求,且不含塑化剂,所制备的聚合物VOC低,这都为聚丙烯产品的高性能、功能化和绿色化打下了良好基础。
北化院重视对国际市场进行产品结构剖析,并对市场需求开展调研,确定项目立项开发及制定生产的可行性方案,以研发促销售。通过市场调研,他们发现高结晶抗冲聚丙烯产品的市场认可度高、售价也高,正日渐成为国际上各大型化工企业的研发热点,从而牵头承担了中国石化“十条龙”项目“环保型高刚高韧聚丙烯树脂开发”。项目解决了抗冲聚丙烯使用时容易出现刚韧平衡性不够、VOC和气味偏高等问题,开发了7个聚丙烯新牌号。这些新产品兼具低VOC和高刚高韧特性,可广泛应用于汽车内饰件、家用电器等领域,成为中国石化合成树脂又一王牌产品。
在合成橡胶领域,北化院燕山分院开发了高性能轮胎用高抗湿滑性溶聚丁苯橡胶、第三代特种橡胶等新产品,在合成橡胶整体产业环境不利形势下,通过技术创新,助力中国石化合成橡胶板块效益提升。