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    科研与产业握手:让BOPP生产线全速运转---访通用高分子材料高性能化的基础研究项目组<%=id%>

        科技日报2005年6月22日报道:双轴拉伸聚丙烯(即BOPP),是一种生产薄膜的材料,超市里面包装食品、香烟、衣服等的膜和书籍上的压膜,用的就是BOPP薄膜。这种薄膜材料的优越性是透明、有一定的阻隔性、挺括、强度高、无毒。现在我国BOPP薄膜的用量很大,生产能力已达到200万吨/年,但曾经的破膜问题,使我国的BOPP生产尴尬不已。
     
      “‘973’拉近了基础研究与产业部门的距离”。两位首席科学家,复旦大学副校长杨玉良院士和中石化北京化工研究院副院长乔金梁教授,分别来自学术界和产业界,一南一北致力于让拉膜生产线全速运转,开创了科研产业结合新模式。

      科研:完全的自主创新

        时间:2005年6月17日上午9:00地点:上海复旦大学

      记者:我们知道高分子材料的应用非常广,这个课题立足的是通用高分子高性能化,它对我国的高分子产业具有什么意义?

      杨玉良:我国高分子材料市场中通用高分子材料的比例为90%以上。然而,我国通用高分子材料的生产技术落后,大宗关键产品长期面临一系列重大技术和质量问题。因此,随着我国成为制造业大国,国产的通用高分子材料不能满足国内市场的需求,导致我国通用高分子材料的进口达到总消耗量的70%。仅以通用塑料为例,2003年我国消耗2725万吨,而年产量只有1400万吨。这就使得我们每年需要花费100多亿美元的外汇来进口大量的通用高分子材料。导致这种局面的根本原因是:学术界长期游离于产业界之外,造成严重缺乏针对通用高分子材料的基础研究。

      为了改变这种状况,本项目联合学术界和产业界共同针对我国通用高分子材料(聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯)所涉及的关键科学问题进行深入研究。高速双轴拉伸聚丙烯(即BOPP)占整个聚丙烯消耗量的10%%,目前我国每年大约需要200万吨,具有很大的发展空间,因此我们将解决BOPP破膜问题作为了本项目的核心。

      记者:请您给我们比较一下过去和现在我国BOPP的生产状况。

      杨玉良:我国有超过125条全进口的拉膜生产线,2001年的时候只有1/4使用的是国产的BOPP专用料。拉膜机一般的速度可以达到每分钟拉伸350米,但使用国产的原料只能用180米的速度,生产效率低。即使这样一天也要破膜5-8次,每次破膜的损失都要达到7000至30000元,且生产出来的薄膜厚薄不均匀,挺度不够,质量只能属于中低档。就像要擀出又薄又有韧性的饺子皮一定要有好面粉,国产BOPP专用料的质量必须提高。这个课题完成后,我国生产的BOPP专用料可以进行超高速拉膜,达到每分钟拉伸480米,平均破膜率0.5次/天。最好的可以实现两周不破膜。现在国产BOPP专用料的技术指标处于国际领先,在中石化系统已经推广,甚至部分出口。

      记者:现在我国生产的BOPP专用料在国际上达到怎样的地位?

      杨玉良:技术指标已经超过了国际最好的,可以说性能领先,技术领先,更重要的一点是我们所生产的专用料结构与国外的是不一样的,是完全的自主创新。在进行基础研究的时候就开创了自己的思路,形成了独特的技术路线。在这个问题上我们对理论的本质理解很深,选择了一条好的解决路线。

      记者:很多研究在实验室里可以得到很好的结果,但是真正进行产业化的时候又会遇到这样或者那样的问题。在这个课题里遇到过吗?

      杨玉良:在973项目中,我们和中石化及其相关企业建立了很好的合作关系,从开始立题到主攻目标的确定,以及最终聚焦在提高BOPP的拉膜速率和解决BOPP拉膜过程中的破膜问题上,整个过程都是密切与企业界商榷研讨的,企业界指出问题的严峻性与重要性,理论界把握问题的实质性与关键性。影响产品质量好坏的因素很多,但关键性的并不多,工业的专家告诉基础研究的人员哪些是关键工艺,研究人员就从理论上解决这些关键工艺,可以达到事半功倍的效果。“围绕国家重大需求开展基础科学研究”,973所提出的新思路意义是非常重大的,这个我们深有体会。

      记者:通用高分子材料听起来是化学方面的研究对象,在真正研究的时候需要其他学科的支持吗?

      杨玉良:当然需要,特别是在进行理论研究的时候。就举BOPP的例子,我们首先研究粘弹性流体的线性化稳定性理论,用数学的方法研究它在拉膜时稳定性,建立偏微分方程,考虑速度,特征表征量等,确定达到实验要求时各个参数的范围,接着由研究化学的人来改变分子结构达到参数要求。我们常常需要和数学、物理的专家们一起来共同研究问题,让我们更深入地把握问题的本质。

      记者:整个项目由多家高校和科研院所共同完成,又有不同学科的参与,您作为首席科学家是如何协调的?

      杨玉良:整个项目分为合成高分子,表征和加工成型三个主要方面,每个方面都保证至少有一名中石化集团公司这些产业界的研究人员参与,在研究过程中就能实时明白企业的需求,让设计符合企业的要求。项目围绕着BOPP和PPR两个核心,实验和理论相结合,企业和高校研究所相结合。这样就搭建了项目的一个总体框架。复旦大学、北京化工研究院、中科院长春应化所等8家高校与研究所为主要承担单位,在这个项目中都发挥了重要的作用。

      产业:税收、利润几个亿

        时间:2005年6月13日下午3:30地点:北京化工研究院

      记者:2003年,媒体上有一篇关于高性能BOPP材料的报道,说这个技术解决了重大难题,什么是BOPP?生产BOPP的难点是什么?

      乔金梁:这种薄膜在生产过程中要在纵、横2个方向拉伸,膜的厚度一般15—28个微米,宽度6-12米,在每分钟350-500米的速度下生产这么薄、这么宽的膜,很容易断膜。过去用国产原料不能生产。现在我们从基础研究出发解决了高速BOPP生产中的断膜问题。

      记者:这项技术是根据什么理论做出来的呢?

      乔金梁:杨玉良院士提出了一个熔体拉伸的稳定性理论模型,这个模型告诉我们,什么分子结构、在什么拉伸区域下,BOPP薄膜拉伸是稳定的,不会出现薄厚不均,更不会断膜。这样的模型只有高分子物理的高手才能做出,有些结论与我们工业界过去的认识是完全相反的。以这样的高水平基础研究结果为基础,我们开发出的高速BOPP树脂与国外产品的分子结构是不同的,但性能不比国外的产品差,有些性能比国外产品还要好。如果没有基础理论研究,我们很难在如此短的时间内取得突破,高速BOPP树脂原料可能还在大量进口。

      记者:从立项到成果产业化也就是3年左右的时间,项目成果产业化给国家带来的经济效益有多大?

      乔金梁:市场行情一直在变化,具体数据很难说准确。国内BOPP发展非常快,原来我国每年只有几十万吨的生产能力,现在已经上升到200万吨。我们开发的高速BOPP树脂成本并不提高,售价低于进口产品。已经大量替代进口材料,整个生产链给国家带来的税收和利润,到现在估算也有几个亿了。实际上,国家对这个项目的投入,早就通过税收收回去了。

      记者:这个973项目中成果产业化显著的成果还有哪些?

      乔金梁:这个项目做了很多研究,与我们联系比较密切的还有PPR。PPR是做热水管的材料,现在我国许多新的建筑里都要安装。热水管的性能要求比较高,过去的原料也都是进口。在我们研究成果的帮助下,企业开发生产出了符合标准的PPR原料,已经大量地替代了进口产品。过去是天价的国外品牌产品,在我国的售价已降低了许多。

      记者:您说过,像我们这种基础研究与企业紧密结合的项目不多,这种结合给企业和学术界带来的是什么?

      乔金梁:对企业来说,这完全是一种新的开发新产品的模式,即从基础研究入手,把分子结构弄清楚再开发新产品,进而实现技术突破。如果没有973,我们不可能与复旦大学、中科院长春应化所等学术单位合作。这种合作对企业和学术界都是十分重要的。

      记者:这种合作让企业最受益的是什么?

      乔金梁:通过这个项目使企业开阔了眼界,为将来开发新产品掌握了更多的新思路。

      另外,项目也为企业培养了人才。我们院现在有一个高水平的聚烯烃微观结构表征中心,这个中心及其技术人员,是与这个973项目一起成长起来的。而且,通过这个项目,我们对学术界也有了新认识,学术界精英们的水平比想象的高。正像杨院士所说的,我们这种合作模式是一个非常完美的模式,由于有了这5年的合作,我们与国内高分子界的许多高手成了朋友,如有技术难题知道与谁合作了。

      受益的不仅是企业,学术界的收获也不会小。我想说的是,这种真正的产学研合作的模式,对国家实在是太重要了。现在,国家正积极地推动企业成为技术创新主体,这是非常正确的,只有企业真正成为技术创新主体时,我们的企业才有可能与欧美大公司论仲伯,比高低,我们的竞争能力才能有真正的提高。但是由于历史原因大多数企业目前自主创新的能力还不够强,这种合作模式是一种很好的补充,对当前中国企业来说可能是一种很好的进行技术创新的模式。当然,学术界针对国家需求,选择有实用价值的研究方向,并能得到企业和企业技术人员的有利支持也很重要。如果这样的合作能够更多一些,中国的自主创新会发展得更快一些。

      记者:当初你们是怎么合作的?今后还会有这种合作吗?

      乔金梁:企业需要解决的难题很多,学术界的基础研究结果会有助于这些难题的解决。在科技部的推荐下,有了我们的合作,目前我们正在申请下一个973项目。

      

         

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