□ 文/ 圖 潘亞男
開放式創新,使北化院合成樹脂研發能力實現了從跟隨到引領的飛躍,開發了一些國際領先的高端合成樹脂產品。

中國石化汽車輕量化非金屬材料創新中心成立暨第一次聯席會議現場。
今年5月,中國石化汽車輕量化非金屬材料創新中心成立暨第一次聯席會議在北京化工研究院召開。該中心聚焦集團公司“基礎+高端”發展戰略,采用“產學研用”聯合攻關模式,進行車用輕量化非金屬材料引領和支撐性技術的開發。該中心的建立,是中國石化“產銷研用”協作創新模式在汽車輕量化領域的延伸。
北化院作為該模式技術創新主體,在合成材料催化劑、聚合工藝、改性技術研究領域擁有強大的研發團隊。他們對標世界科技前沿,著眼引領行業發展,結合中國石化的產業優勢,堅持創新驅動發展,在綠色、安全、健康、環保等材料技術方面開展新技術攻關。近三年來,北化院作為牽頭單位承擔了3項中國石化重大項目,3項關鍵核心技術攻關計劃,以及14項“十條龍”攻關項目,為“產銷研用”協作創新模式提供強大的技術支撐,積極助力中國石化邁向產業中高端。
“開放式創新,是我院持續創新的原動力。”集團公司首席專家、北化院前院長喬金樑說。
北化院協同攻關的傳統由來已久。該院“聚烯烴新產品開發”創新團隊,就是以高分子物理結構研究為基礎,聯合催化劑、聚合工藝、加工及助劑、性能測試等多學科領域協同攻關的創新團隊。在加工、工藝技術、高分子物理及表征“三駕馬車”的驅動下,該團隊開發出高速BOPP專用料、丙/丁共聚聚丙烯、高熔體強度聚丙烯、PE100管材專用料、透明抗沖聚丙烯、電容器薄膜專用料等一大批高附加值新產品,先后獲國家技術發明二等獎1項,集團公司科技進步獎4項,發表科技論文16篇,申請專利81件,中國專利金獎1項,北化院合成樹脂的研發能力也從跟隨躍升為引領。
自1998年整體進入中國石化,北化院積極參與中國石化科研、生產、銷售、服務協同作戰的“產銷研用”一體化。他們優化調整科研管理和研發模式,聚焦核心關鍵技術,合理配置研發資源,實施多領域跨部門聯合攻關,涌現出一大批優勢互補、團結協作、業績顯著、充滿活力的優秀科研創新團隊,為“產銷研用”協同攻關模式提供持續動能。
今年3月12日,由北化院牽頭承擔的“高附加值合成樹脂關鍵技術開發及應用”項目順利通過鑒定。該項目是集團公司首個通過鑒定的重大科技攻關項目,完成了10類高附加值產品的全部技術攻關,打造了6個創新點,其中可用于高端透明聚丙烯產品的G樹脂是世界首創,成為第一個被IUPAC(國際純粹與應用化學聯合會)進行結構與性能研究的中國首創商業化高分子新材料。這一具有里程碑意義的新型樹脂是應用北化院自有技術——丙/丁共聚聚丙烯技術研發的。
為解決常規透明聚丙烯樹脂中含有較多可溶出物影響人體健康的問題,北化院科研人員對析出物與分子結構關系進行了探索研究,設計不同共聚組成及分布的分子鏈結構,并通過催化劑應用及工藝技術創新,解決了丙/丁共聚聚丙烯的生產難題,在國際上首創了低可溶出物的透明聚丙烯——G樹脂。該產品實現了剛性、韌性及透明性的平衡,使透明聚丙烯在食品、藥品接觸場合的應用安全性有了跨越性的提升,為市場提供更安全可靠的聚丙烯包裝材料。
在重大項目中實施高效的“產銷研用”組織模式,促進了成果的推廣。北化院科研人員與上海石化等生產企業積極開展聯合攻關,對裝置進行技術改造,在小試、中試聚合研究的基礎上,迅速將這一原創自有技術推廣,使這種新型透明聚丙烯樹脂產品實現了工業化。目前,丙/丁無規共聚透明聚丙烯樹脂產品在國內市場獲得廣泛應用,正在開展海外市場的推廣工作。包括G樹脂在內,“高附加值合成樹脂關鍵技術開發及應用”項目的各項原創性產品備受國內外廠商矚目,帶動了我國汽車、食品包裝、醫用耗材、衛生健康、電子電器等等相關產業的發展,部分產品出口發達國家,累計產銷量可觀。
圍繞人們對能源、水資源、交通、健康、飲食等基本的需求,他們積極開展基礎前瞻研究,進行開發顛覆性技術的前期儲備。除已實現產業化的高端醫用耗材、綠色食品包裝、長效塑料管材等新產品外,他們還在發光材料、仿蜘蛛絲集水材料、可降解地膜材料、導電材料等方面設置了開發項目,開展了從基礎理論至小試的相關研究,為未來中國石化在高端材料領域占據重要地位打下基礎。

應用丙/丁共聚聚丙烯技術研發的透明注塑聚丙烯“G樹脂”。
在鎮海煉化開發高流動性抗沖聚丙烯系列產品過程中,北化院依托原創性技術——非對稱加外給電子體技術,指導鎮海煉化進行裝置改造,增加新的外給電子體泵和管線,保證裝置改造、裝置運行和新產品開發的順利進行。該院燕山分院以溴化丁基橡膠為代表的合成橡膠技術,在合成橡膠產業困難時期,進行產品提質增效項目的開發,幫助多家企業進一步降低生產成本,提高產品質量,解決生產問題。
“技術是生產企業安、穩、長、滿、優運行的保證,也是不斷推出有競爭力新產品、解決用戶需求的基礎。”北化院技術室長處處長馬鳴說。從原料、催化劑、聚合工藝、加工應用、制品分析到結構設計的全流程化工產業鏈,北化院在每個環節都有相關的原創性技術。他們與化工銷售公司合作組成了近百個產銷研小組,全面服務中國石化各大合成材料生產企業,技術服務與推廣覆蓋中國石化合成材料所有市場;與重點企業簽訂長期戰略合作協議,并長期在華南地區派駐技術服務人員,實現產銷研三方緊密結合、協調聯動。
在下廠技術服務過程中,北化院的科研團隊為生產企業開發新產品制定詳細的開停車、牌號切換方案,根據新的技術工藝提供裝置改造方案,并對改造的裝置進行檢驗,保障新產品開發過程中的裝置長周期穩定運行和合格產品的快速到位,為新產品工業化生產鋪平道路。
2015年,洛陽石化攜手北化院開展聯合攻關,成功開發了醫衛用非織造布專用樹脂PPH-Y35X。該產品具有高強度、低VOC、低氣味等突出特點,主要應用于手術衣、口罩、衛生巾、濕巾等醫療衛生產業,綜合性能國際領先,打破了美國埃克森3155E3在該行業的長期壟斷,成為國內首款全面替代美國埃克森產品的國產樹脂。采用PPH-Y35X生產的非織造布質感柔軟、透水性強,且不含塑化劑,已通過了美國寶潔公司、美國金佰利公司、日本尤妮佳公司的安全、環保及質量認可,主要提供給幫寶適、花王、媽咪寶貝、好奇、強生等國際知名品牌,已成為中國石化合成樹脂產品走向世界的名片。
PPH-Y35X優異的性能,得益于北化院自主開發的高性能聚丙烯催化劑——HR催化劑。該催化劑具有超高的氫調敏感性和高的立構定向性,所制備的聚合物分子量分布窄,能夠滿足高端纖維料的要求,且不含塑化劑,所制備的聚合物VOC低,這都為聚丙烯產品的高性能、功能化和綠色化打下了良好基礎。
北化院重視對國際市場進行產品結構剖析,并對市場需求開展調研,確定項目立項開發及制定生產的可行性方案,以研發促銷售。通過市場調研,他們發現高結晶抗沖聚丙烯產品的市場認可度高、售價也高,正日漸成為國際上各大型化工企業的研發熱點,從而牽頭承擔了中國石化“十條龍”項目“環保型高剛高韌聚丙烯樹脂開發”。項目解決了抗沖聚丙烯使用時容易出現剛韌平衡性不夠、VOC和氣味偏高等問題,開發了7個聚丙烯新牌號。這些新產品兼具低VOC和高剛高韌特性,可廣泛應用于汽車內飾件、家用電器等領域,成為中國石化合成樹脂又一王牌產品。
在合成橡膠領域,北化院燕山分院開發了高性能輪胎用高抗濕滑性溶聚丁苯橡膠、第三代特種橡膠等新產品,在合成橡膠整體產業環境不利形勢下,通過技術創新,助力中國石化合成橡膠板塊效益提升。