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【中國科學(xué)報(bào)】技術(shù)打破壟斷 產(chǎn)業(yè)道阻且長

發(fā)表日期:2015-09-25來源:放大 縮小

  氫氧化鎂是一種新型填充型阻燃劑,通過受熱分解時釋放出結(jié)合水,吸收大量的潛熱,來降低它所填充的合成材料在火焰中的表面溫度,具有抑制聚合物分解和對所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻的作用。

  長期以來,氫氧化鎂阻燃劑在我國是高端產(chǎn)品,基本上屬于空白。我國每年進(jìn)口約3萬噸,多為在中國的外資企業(yè)使用,主要用于高端材料,如通訊設(shè)備、高鐵的絕緣材料、核電站的電線電纜等領(lǐng)域。

  但如今,這樣的情況正在被打破。在中科院青海鹽湖所李麗娟團(tuán)隊(duì)的努力下,中國的科研人員成功研發(fā)出國產(chǎn)氫氧化鎂阻燃劑。盡管幾經(jīng)波折,目前,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氫氧化鎂阻燃劑的產(chǎn)業(yè)化之路正在逐步鋪開。

   不可或缺的材料 

  氫氧化鎂受熱分解生成的氧化鎂是良好的耐火材料,也能幫助提高合成材料的抗火性能,同時它分解時放出的水蒸氣也有抑煙效果。因此,氫氧化鎂是公認(rèn)的橡塑行業(yè)中具有阻燃、抑煙、填充三重功能的優(yōu)秀阻燃劑。目前,在通訊電纜領(lǐng)域,國外如美國、日本、歐盟無機(jī)阻燃劑用量超過64%,中國才占到8%。

  “氫氧化鎂作為無機(jī)阻燃劑,不僅能夠阻燃而且能夠抑煙。在火災(zāi)中,超過八成的遇難者不是被燒死的,而是因濃煙窒息而死。一旦加了氫氧化鎂阻燃劑,將大大降低燃燒時的煙密度,降低人們被嗆死的風(fēng)險(xiǎn)?!敝锌圃呵嗪{}湖所研究員李麗娟向《中國科學(xué)報(bào)》記者介紹,添加氫氧化鎂的高分子材料具備絕熱的功能,一旦燃燒它會形成一層氧化鎂薄膜,該薄膜耐高溫,可以阻止進(jìn)一步燃燒,把空氣和其他易燃物隔絕,提高人們在遇到火災(zāi)時的生存幾率。

  “國外的高端別墅,其墻體材料都要添加氫氧化鎂,隔熱效果非常好。很多機(jī)場、大型超市的屋頂也都使用氫氧化鎂阻燃材料,冬天保暖夏天隔熱。國外的用量很大,但目前這種材料在國內(nèi)用得并不多?!崩铥惥暾f。

  據(jù)介紹,目前用于提取氫氧化鎂的原料以水鎂石礦為主。我國大量的水鎂石礦主要在東北的丹東地區(qū),而原礦中的氫氧化鎂純度只有95%,只能用作低端的阻燃劑,比如用于地鐵座椅、車廂的材料中?!霸诟叨说慕^緣材料中,氫氧化鎂的純度要達(dá)到99%以上,才能滿足要求。以光纖為例,光纖芯與包層的直徑均為微米極,與人的頭發(fā)絲相當(dāng),又對拉伸強(qiáng)度、加工性能有較高的要求,因此,必須要實(shí)現(xiàn)對氫氧化鎂阻燃劑的形貌、粒徑等參數(shù)的嚴(yán)格控制?!崩铥惥暾f。

  什么樣的產(chǎn)品才符合高端氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品的要求呢?簡單來說,只有實(shí)現(xiàn)了對形貌、粒徑、粒徑、純度、白度這五個方面參數(shù)的精確控制,才能做出和進(jìn)口產(chǎn)品媲美的高端產(chǎn)品。

  目前,高端氫氧化鎂阻燃劑市場仍主要被來自美國、日本、以色列的5家廠商所壟斷,每噸產(chǎn)品的價值,從2.4萬元到3.7萬元不等。然而,經(jīng)過多年的努力,中科院青海鹽湖所的科研人員已經(jīng)成功掌握了制備氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品的核心工藝,正逐步打破高端氫氧化鎂阻燃劑被外國廠商所壟斷的局面。

  偶然中的靈感 

  與氫氧化鎂阻燃劑的結(jié)緣,在李麗娟看來,“基本是一個巧合”。

  在一次偶然的商業(yè)會談中,青海昆侖鎂鹽公司的負(fù)責(zé)人說,他們原來生產(chǎn)的是普通氫氧化鎂,而對高端的氫氧化鎂阻燃劑的研發(fā)始終進(jìn)展不大,他對李麗娟隨口一問:“你們青海鹽湖所是否能研發(fā)這樣的產(chǎn)品?”

  回憶起當(dāng)時的情景,李麗娟說:“要提高氫氧化鎂的純度,進(jìn)行合成當(dāng)然沒問題,但能不能研發(fā)出合格的阻燃劑在當(dāng)時還是未知數(shù)。不過,我們一直在從事鋰的相關(guān)工作,鎂和鋰的化學(xué)性質(zhì)非常接近,對研發(fā)出合格的高端氫氧化鎂阻燃劑,我們團(tuán)隊(duì)還是有信心的?!?/p>

  經(jīng)過雙方反復(fù)交流,2006年6月,中科院青海鹽湖所與昆侖鎂鹽有限責(zé)任公司簽署了合作協(xié)議,該公司提供了20萬元的經(jīng)費(fèi),用于高端氫氧化鎂阻燃劑制備工藝的研究。

  盡管這不是一個“大項(xiàng)目”,但李麗娟十分上心。她開始查閱大量外文文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)可以通過添加添加劑來控制氫氧化鎂產(chǎn)品形貌。當(dāng)時她靈光一現(xiàn)——能不能把氫氧化鋁加進(jìn)去,來控制氫氧化鎂產(chǎn)品的形貌?

  功夫不負(fù)有心人。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示非常成功。2006年,經(jīng)過一系列研發(fā)工作,他們將樣品寄到美國相關(guān)的公司進(jìn)行檢驗(yàn)。

  “美國方面出具報(bào)告顯示,產(chǎn)品的純度等參數(shù)都達(dá)標(biāo),但是白度不達(dá)標(biāo),那時候我們還沒有白度的概念。除此之外,產(chǎn)品的粒徑也太大?!崩铥惥暾f,“當(dāng)時恰逢中科院理化所的研究人員來鹽湖所交流,我知道理化所在感光材料領(lǐng)域很有優(yōu)勢,在合成納米材料方面技術(shù)實(shí)力很強(qiáng),于是,我們團(tuán)隊(duì)和理化所進(jìn)行了溝通?!苯?jīng)過幾次相互探討,李麗娟團(tuán)隊(duì)使用了中科院理化所研發(fā)的納米智能反應(yīng)器,最終成功研發(fā)出白度和產(chǎn)品粒徑都達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)的氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品。

  “這個時候,我們的產(chǎn)品基本定型,但是在黑點(diǎn)控制等方面還有一些小瑕疵,但這都可以通過后續(xù)的質(zhì)量控制來克服?!崩铥惥杲榻B道。隨后,李麗娟團(tuán)隊(duì)向青海省科技廳申請了“年產(chǎn)兩千噸高端氫氧化鎂阻燃劑的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目,繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。后來,該項(xiàng)目又得到中科院“科技支青工程”的資助。

  此后,李麗娟團(tuán)隊(duì)找到昆侖鎂鹽進(jìn)行合作,在車間進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)。2007年7月,第一批產(chǎn)品成功走出車間,走向市場。在寄送給國外廠商進(jìn)行試銷的過程中,高端氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品在市場上大受好評。而青海昆侖鎂鹽有限責(zé)任公司也因?yàn)闅溲趸V阻燃劑產(chǎn)品,扭虧為盈,年利潤超過千萬。

  曲折的產(chǎn)業(yè)化之路 

  中國人終于成功研發(fā)了氫氧化鎂阻燃劑,這無疑是一個令人興奮的消息。

  “本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度,當(dāng)時我們給國外很多檢測機(jī)構(gòu)寄送了樣品,檢測報(bào)告都是合格的。”李麗娟說。

  2008年,他們?nèi)ピ谏虾Ee辦的阻燃劑會議做展銷工作,一家國外公司看中了他們的技術(shù),前來青海談技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

  對方先后跑了三四次,到鹽湖所談技術(shù)轉(zhuǎn)讓。當(dāng)時所有條件幾乎都談好了,轉(zhuǎn)讓費(fèi)為300萬美元,然而,就在簽約前夕,事情突然出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折。中科院院地合作局(現(xiàn)在已經(jīng)撤銷)來所里檢查工作,李麗娟就這項(xiàng)技術(shù)的轉(zhuǎn)讓情況進(jìn)行了匯報(bào)。結(jié)果,相關(guān)部門不同意中科院青海鹽湖所把這樣先進(jìn)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓給國外,于是這次與國外公司的合作無疾而終。

  此后,科技部就氫氧化鎂阻燃劑的相關(guān)研發(fā)布置了科技支撐計(jì)劃。當(dāng)時三家單位同時進(jìn)行相關(guān)科研工作,但最終只有中科院青海鹽湖所的項(xiàng)目驗(yàn)收成功。來自國家科技部門的認(rèn)可,也讓李麗娟對于自己的技術(shù)充滿了信心。

  技術(shù)沒問題,接下來就應(yīng)該在國內(nèi)尋找合作伙伴,開展產(chǎn)業(yè)化工作,爭取早日將大批量的產(chǎn)品推向市場,打破國外公司的壟斷。但沒想到,這項(xiàng)技術(shù)的轉(zhuǎn)化一波三折。

  李麗娟團(tuán)隊(duì)原本計(jì)劃和昆侖鎂鹽進(jìn)行合作,但由于恰逢昆侖鎂鹽被青海藏格鉀肥收購,藏格鉀肥內(nèi)部整合,導(dǎo)致雙方合作遲遲無法推進(jìn)?!耙恢钡?009年,我們和青海藏格鉀肥的合作協(xié)議還是沒有簽下來?!崩铥惥赀z憾地說。

  隨后,青海鹽湖尋找到了新的合作伙伴——青海地礦。2009年年底,雙方達(dá)成一致,簽訂了合作協(xié)議。此時,青海藏格此時再度找上門來,主動要求合作?!拔覀円呀?jīng)給青海地礦寫好了報(bào)告,做了相關(guān)的環(huán)境評估等工作,自然不可能毀約?!钡嘘P(guān)部門強(qiáng)行要求中科院青海鹽湖所必須將這項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給青海藏格。最終,事情陷入了僵局。

  這一拖,就到了2012年。最終,由于地方政府施加壓力等種種原因,青海鹽湖所和青海藏格又簽了相關(guān)合作協(xié)議。但即便如此,中科院青海鹽湖所和青海藏格的合作也沒能順利進(jìn)行。因?yàn)樯a(chǎn)車間施工設(shè)計(jì)的原因,目前,這樣一個有著巨大市場前景的項(xiàng)目,依然未能在青海藏格開工生產(chǎn)。

  目前,青海鹽湖所正在尋求和其他的廠家進(jìn)行合作的機(jī)會。在建所50周年的慶典活動上,一家湖北的上市公司和河北的知名企業(yè),專程從內(nèi)地趕到青海,進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓的洽談。李麗娟希望,她和她的團(tuán)隊(duì)苦心攻關(guān)的這項(xiàng)技術(shù),能夠盡快產(chǎn)業(yè)化并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

  談及未來和希望,李麗娟說:“科研工作者的本職工作是搞科研,每一個科研成果都飽含科研工作者的心血,但現(xiàn)在的問題是,我們國家科研成果轉(zhuǎn)化困難重重,需要考慮的因素太多。我希望政府、媒體以及社會各界都多多關(guān)注科研成果轉(zhuǎn)化的問題,不要讓科研成果變成一張紙永遠(yuǎn)躺在抽屜里。只有將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,才能真正成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力?!?/p>

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