一项科研成果20年的独占许可使用权卖出5.2亿元的天价,毕玉遂教授团队研发的“聚氨酯新型化学发泡剂”创造了全国科技成果转化的新纪录!5.2亿元天价的背后是毕玉遂教授团队勇于创新、敢为人先的改革精神和攻坚克难、立志报国的爱国情怀。
确立方向:彻底淘汰氯氟烃
聚氨酯面世80年来,欧美先后研发出四代聚氨酯物理发泡剂。从第一代氟利昂到第四代LBA,环保性相对变好,使用性能却越来越不理想,价格也越来越高,且第四代发泡剂依然含有氯氟元素,对大气臭氧层有很大的破坏作用。臭氧层被破坏,不但会加剧温室效应,也会使人类的免疫系统受到破坏,加剧人类患皮肤癌、白内障等疾病的风险,还会破坏生态平衡,影响植物的生长。按照《蒙特利尔议定书》约定,世界各国将逐步削减使用各种氯氟烃类物质,到2030年以前,世界各国将完全禁止使用。
因此,研究新的无氯氟聚氨酯发泡剂显得尤为重要和迫切。可发明无氯氟聚氨酯发泡剂谈何容易!这是一个世界级难题。但毕玉遂坚信:外国人解决不了的难题,中国人不一定做不到;全国重点大学做不了的事情,其他大学不一定做不了。他从一开始目标就很明确:研发新型发泡剂,彻底淘汰氯氟烃,并且研究成果要真正落地,实现产业化。
陷入僵局:缺乏理论支撑
项目的研发始于2003年。当时毕玉遂团队研发了一种含卤素的新型聚醚,采用常规的物理发泡剂以及低沸点烃类或者脂类化合物进行发泡实验,结果发现没有任何一种物理发泡剂能够获得理想的数据,因此他们断定物理发泡剂根本解决不了问题,必须使用化学发泡剂。
然而,对于化学发泡剂,毕玉遂一无所知,必须查阅大量资料。他发现,在能够查到的数据库中,关于化学发泡剂的资料是一片空白。他又专程赶到维也纳大学寻找资料,结果也是一无所获。
后来经过反复分析,毕玉遂团队确认,世界上之所以没有化学合成的聚氨酯化学发泡剂,是因为没有理论支持,缺乏理论依据。根本就没有除了水以外能够和异氰酸酯发生反应产生二氧化碳气体的有机化合物!研究从一开始就陷入了僵局。
柳暗花明:创造新的化学反应
关于和异氰酸酯发生化学反应产生二氧化碳气体的有机化合物,有机合成化学领域的科学家们根本不可能去想这个问题,因为大家更多关注的是分子合成技术。而解决化学发泡剂的问题,需要的是有机化学新反应理论的发现,然后才是在分子水平上的设计以及合成技术的运用。
毕玉遂认为,突破这一技术的关键,就是找到新的化学反应,然后设计和合成新物质,合成的新物质能够和异氰酸酯反应产生二氧化碳气体,而且必须是二氧化碳气体。因为二氧化碳是人类和其他动物正常代谢的产物,没有毒,它的导热系数在所有无毒气体中也是最低的。这一研究思想的确立,为毕玉遂团队化学发泡剂的研发指明了方向。
十几万次实验:从不可能到可能
最初几年,毕玉遂团队做了大量探索性研究,在确定根本不存在能和异氰酸酯发生反应产生二氧化碳气体的有机化合物以后,又开始了新物质分子的设计。
接下来的几年是最难的几年,毕玉遂的生活里,除了做实验还是做实验。一年365天,除了出差和大年初一,他都在实验室工作。他们每天都进行无数次实验,仅仅从2011年到现在,就至少有12万次。实验发泡出来的泡沫每天有好几麻袋,固定投放到一个垃圾投放点。可是泡沫体积大,占空又多,给学校的清洁工人增加了工作量。时间长了,连工人们都对他们有意见。
由于他们的研究是新的领域、新的项目,了解的人很少,资金短缺一直是个难题。总是研究一段时间后,购买原材料的钱就没有了。幸亏比较了解这个项目的朋友多次伸出援手,帮助他们度过了难关。
毕玉遂团队的成员大多是年轻人,项目开始的时候他们还是20多岁的小伙子,后来一个个成家、成为孩子的父亲,为这个项目贡献了青春。2009年时,毕玉遂还是满头乌发,短短几年过去,他的头发就已经全白。
就这样,在困难中挣扎,在挣扎中坚持。到2010年,毕玉遂团队终于获得了关键数据,在理论和合成技术上取得了重要进展,并合成出了最初期的化学发泡剂产品。
苦尽甘来:14年终成一剑
宝剑锋从磨砺出。毕玉遂团队的这一“剑”磨了14年。14年的努力与坚持,毕玉遂团队终于攻克重重难关,成功研发出无氯氟聚氨酯化学发泡剂。
该发泡剂是目前除水以外,唯一能反应产生二氧化碳气体的有机化合物,不仅绿色环保,而且成本更低。2010年,初期化学发泡剂研发成功后,就被一家国际著名化学公司知悉。之后通过中介公司,与对方开展了保密合作。2011年3月,在华东理工大学做了第三方验证和系列实验,取得了比较满意的数据。此后,项目受到多家国际著名公司的关注,团队也逐渐展开了与各公司的保密合作。
2013年,聚氨酯新型化学发泡剂在北京通过了山东省科技厅的技术鉴定,正式对外公布。该发泡剂的应用可彻底淘汰氯氟烃和氢氟碳物质,保护臭氧层,降低碳排放,为人类生存发展提供绿色环境。
2016年,中国石化联合会会长李勇武到淄博市对项目进行调研时评价说:“你们解决了一个世界性难题。”经国家科技部与环保部、中国石油和化学联合会、聚氨酯工业协会等联合组成的专家组审查和国内外检索后,国家知识产权局专家确认:“无氯氟聚氨酯化学发泡剂是一个革命性的、颠覆性的发明,是重大的理论创新和技术发明。”同年6月,项目申报了4项国家发明专利和1项国际专利。
成果最终被位于淄博市的补天新材料技术有限公司以5.2亿元的价格,大手笔买走了20年的许可使用权。目前,该产品已经出口国外,成功应用于外墙保温和板材生产,在其他工业领域中的应用试验也已全面展开。
补天新材料技术有限公司正在运行的中试装置已达到5000吨/年,为加快项目转化实施,企业规划投资6.7亿元,在临淄区金山产业园建设年产10万吨无氯氟聚氨酯化学发泡剂项目,努力培育全国聚氨酯化学发泡剂科研开发生产基地。
除了发泡剂,毕玉遂团队的这项发明还涉及一大类新的化学物质和相关反应,基于这一发明的反应原理将衍生出数百种新物质、新产品、新技术。该发明最大的竞争优势就是安全、绿色、环保,它的应用将使聚氨酯泡沫材料行业彻底淘汰氯氟烃和氢氟碳物质,降低碳排放,保护臭氧层。作为氯氟烃类物理发泡剂的替代产品,该发泡剂在全球的推广应用,将终结欧美垄断80余年的发泡剂技术,减少数10亿吨当量二氧化碳排放,使我国提前完成对国际社会承诺的温室气体减排任务,具有巨大的政治意义、社会效益和环境效益。
攻克技术难题后,毕玉遂教授又有了新的愿望和努力方向:“在我有生之年,让有机泡沫材料中的发泡剂换成中国制造。”“加快产业化进程,为我国和全世界提供最环保的产品,为人类造福。”这是毕玉遂科研创新的强大动力,也是一个科研工作者的报国情怀。