稀土異戊橡膠項(xiàng)目的科研路
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作為橡膠中心的研究人員，畢吉福與張春雨“超愛(ài)”這里的原因很簡(jiǎn)單：所學(xué)有所用，所用為國(guó)強(qiáng)。面向“創(chuàng)新2020”，長(zhǎng)春應(yīng)化所凝練出“一三五”規(guī)劃，橡膠中心這支團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“三大突破”之一的合成天然橡膠――稀土異戊橡膠項(xiàng)目。
畢吉福和張春雨除了每天工作8小時(shí)之外，大部分業(yè)余時(shí)間也總是在高性能合成橡膠工程技術(shù)中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)橡膠中心）的實(shí)驗(yàn)室中繼續(xù)工作。他們說(shuō)，科研已經(jīng)成為一種興趣。
從外觀來(lái)看，紅頂、白墻的橡膠中心實(shí)驗(yàn)樓頗為樸素。即使進(jìn)入樓內(nèi)，這里也顯得極其普通，在外人眼中實(shí)難發(fā)現(xiàn)樂(lè)趣：只有兩層高的實(shí)驗(yàn)樓里，每層被分割成多個(gè)小間，每一間中擺滿(mǎn)了各類(lèi)儀器設(shè)備，一些實(shí)驗(yàn)室的“擁擠”程度甚至讓人感到一轉(zhuǎn)身就會(huì)碰到身旁的人。
作為橡膠中心的研究人員，畢吉福與張春雨“超愛(ài)”這里的原因很簡(jiǎn)單：所學(xué)有所用，所用為國(guó)強(qiáng)。其實(shí)，這早已成為由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)春應(yīng)化所）研究員張學(xué)全所帶領(lǐng)的橡膠中心團(tuán)隊(duì)的核心思想。
面向“創(chuàng)新2020”，長(zhǎng)春應(yīng)化所凝練出“一三五”規(guī)劃，橡膠中心這支團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“三大突破”之一的合成天然橡膠――稀土異戊橡膠項(xiàng)目。
直面挑戰(zhàn)
幾十年積淀豈能蹉跎
據(jù)了解，合成天然橡膠――稀土異戊橡膠項(xiàng)目目前已取得創(chuàng)新進(jìn)展：該團(tuán)隊(duì)已研究出新型稀土催化體系和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)化成套生產(chǎn)技術(shù)；建成了單線(xiàn)產(chǎn)能最大、能耗物耗最低、節(jié)能環(huán)保優(yōu)化的3萬(wàn)噸生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)超過(guò)俄羅斯同類(lèi)產(chǎn)品水平。
短短幾句話(huà)，展現(xiàn)給我們的不僅是領(lǐng)先國(guó)際的技術(shù)，更是一幅龐大的工業(yè)生產(chǎn)畫(huà)面：在不改變輪胎生產(chǎn)配方和工藝的條件下，已經(jīng)采用稀土異戊橡膠產(chǎn)品替代50份天然橡膠應(yīng)用于全鋼載重子午線(xiàn)輪胎實(shí)際生產(chǎn)中。這離不開(kāi)長(zhǎng)春應(yīng)化所最拿手的催化劑。
上世紀(jì)50年代，該研究所研制出新中國(guó)第一塊合成橡膠――氯丁橡膠，從此吹響我國(guó)在合成橡膠領(lǐng)域研發(fā)的號(hào)角。
至上世紀(jì)60~80年代，研究所主導(dǎo)了過(guò)渡金屬配位聚合催化劑，并與國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所和企業(yè)合力攻關(guān)，開(kāi)拓出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鎳系順丁橡膠工業(yè)化成套生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鎳系順丁橡膠大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，并榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。
無(wú)論是理論研究的不斷拓展，還是成果應(yīng)用實(shí)踐的成功，都源自研究人員長(zhǎng)期的心血積累。催化劑技術(shù)更需要不斷創(chuàng)新，并非一代技術(shù)就能包打天下。
但讓科研人員倍感惋惜的是，不少企業(yè)付幾百萬(wàn)元拿走研究成果并建成生產(chǎn)裝置，卻以安全為由拒絕更新催化劑技術(shù)�！袄弦淮茖W(xué)家都退休了，也沒(méi)等到更新產(chǎn)品的面市�！�
與此同時(shí)，天然橡膠是關(guān)乎國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。
我國(guó)天然橡膠資源匱乏，隨著汽車(chē)和輪胎工業(yè)的發(fā)展，自給率越來(lái)越低，目前不足四分之一，年進(jìn)口量近300萬(wàn)噸。天然橡膠過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口已成為國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不安定因素。因此，解決天然橡膠的替代問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略資源的自給是實(shí)現(xiàn)國(guó)家長(zhǎng)治久安的根本途徑。
面對(duì)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求與“研究團(tuán)隊(duì)要想生存就必須謀生路”的現(xiàn)實(shí)壓力，張學(xué)全和團(tuán)隊(duì)逐漸明晰發(fā)展思路，找到催化劑應(yīng)用的藍(lán)海：加速開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，低成本、大規(guī)模、高性能、綠色環(huán)保的稀土異戊橡膠。
目光聚焦
突破異戊橡膠三大瓶頸
在國(guó)際上，率先實(shí)現(xiàn)稀土異戊橡膠規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家是俄羅斯，并以20%替代天然橡膠進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)。而我國(guó)稀土異戊橡膠產(chǎn)業(yè)化雖已起步，但產(chǎn)品質(zhì)量、能耗、物耗與國(guó)外尚有差距。
異戊橡膠具有與天然橡膠相似的分子結(jié)構(gòu)。其中，以稀土催化劑配位催化合成的稀土異戊橡膠與天然橡膠結(jié)構(gòu)和綜合性能最為接近，因此被稱(chēng)為“合成天然橡膠”。這是替代天然橡膠最理想的大品種合成橡膠，也是我國(guó)大品種通用橡膠唯一未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的膠種。
基于多年的科研積累，橡膠中心團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)制約我國(guó)稀土異戊橡膠規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的瓶頸主要有三大難點(diǎn)：
第一，稀土催化劑活性較低，催化劑成本較高，致使生產(chǎn)成本缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；第二，缺乏根據(jù)稀土催化劑和稀土異戊橡膠特點(diǎn)對(duì)聚合、凝聚和后處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)有針對(duì)性的研究，照搬鎳系順丁橡膠生產(chǎn)工藝，致使生產(chǎn)過(guò)程能耗、物耗偏高；第三，缺乏對(duì)產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)、分子量及其分布的有效控制手段，致使產(chǎn)品性能與天然橡膠相比差距較大。
因此，橡膠中心團(tuán)隊(duì)將創(chuàng)新新一代催化劑體系作為解決三大瓶頸的重中之重和推進(jìn)稀土異戊橡膠產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵突破口。研究人員通過(guò)改變催化劑的組成和配制方式，攻克了稀土催化活性低、稀土元素利用率低、催化體系的非均相和多活性中心等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
同時(shí)，橡膠中心團(tuán)隊(duì)在稀土催化劑創(chuàng)新這一關(guān)系規(guī)模產(chǎn)業(yè)化全局的核心技術(shù)上取得重大突破：成功開(kāi)發(fā)出高活性、高順式定向性、分子量及其分布可控的稀土催化體系，超過(guò)目前國(guó)際最高水平，大幅降低了催化劑成本，為加速我國(guó)稀土異戊橡膠的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化奠定了重要基礎(chǔ)。
據(jù)中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)檢測(cè)中心評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：該稀土異戊橡膠產(chǎn)品硫化速率與天然橡膠同步，解決了國(guó)內(nèi)外異戊橡膠硫化速率較天然橡膠滯后，天然橡膠的替代率難以提高的問(wèn)題，替代率由20%提高至50%；其基本性能超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品（俄羅斯稀土異戊橡膠SKI-5）水平，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用性能最接近天然橡膠的異戊橡膠。
中國(guó)創(chuàng)造
一日不新必將日退
畢吉福開(kāi)展的科研項(xiàng)目是催化劑合成和聚合技術(shù)。“雖然目前異戊橡膠已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，但我們必須繼續(xù)做催化劑改進(jìn)，要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還要降低能耗、物耗和生產(chǎn)成本�！彼f(shuō)。
這也是張學(xué)全向團(tuán)隊(duì)不斷強(qiáng)調(diào)的事情，因?yàn)檫@正是橡膠中心的立足之本。要好上更好，難度不小�！懊看卧O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)都要求是新的，要有新觀點(diǎn)�！碑吋Ｕf(shuō)。
張春雨正在攻關(guān)的是異戊二烯單體合成技術(shù)。單體是用來(lái)合成天然橡膠的原料，更直白的解釋是“做異戊橡膠輪胎原料的原料”。
目前，國(guó)內(nèi)大部分單體多通過(guò)碳五分離、石油裂解等方式來(lái)獲取，但總產(chǎn)量并不大。而異戊橡膠實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，解決天然橡膠過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口的問(wèn)題，就必須保證單體的供應(yīng)量�！巴七M(jìn)下游必先推進(jìn)上游技術(shù)攻關(guān)，這也是橡膠中心確定的戰(zhàn)略之一�！睆埓河暾f(shuō)。
這正是：磨刀不誤砍柴工。無(wú)論是以上“點(diǎn)與線(xiàn)”的布局，還是在更大規(guī)模、更高層次上實(shí)現(xiàn)我國(guó)稀土異戊橡膠工業(yè)化，橡膠中心磨好技術(shù)攻關(guān)的“刀刃”，并將一步步地應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)化陣地上。
“注重發(fā)揮技術(shù)源頭優(yōu)勢(shì)，著力協(xié)同創(chuàng)新。”張學(xué)全表示。一方面，橡膠中心將鞏固基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)創(chuàng)新，著力10萬(wàn)噸/年稀土異戊橡膠成套生產(chǎn)工藝技術(shù)的創(chuàng)新突破，加速形成實(shí)現(xiàn)20萬(wàn)噸/年以上的生產(chǎn)能力。
另一方面，團(tuán)隊(duì)將聚焦進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，大幅提升國(guó)際核心競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)，加速稀土異戊橡膠單體規(guī)模產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的突破和成套核心技術(shù)的形成，實(shí)現(xiàn)我國(guó)從合成橡膠大國(guó)走向合成橡膠強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)。
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