宁波材料所 十周年

科研道路 我们风雨兼程 ————我的科研心路历程

时间飞逝,到2012年8月3日我回国已经整整三年了!最近受邀为《今日材料所》撰文讲述回国后工作经历和感受,回想起这三年来的工作和生活,对照回国时的梦想和忐忑,让我接受了此次的约稿,也算是对这三年时间的一个阶段回顾。

为何选择材料所

虽然在我回国前我为回国做了大量的准备工作,但是当我们全家坐上回国的飞机时,我的内心还是非常忐忑和惴惴不安的。耳边不断响起在我决定回国时周围朋友的不解之声。记得自从我决定回国后,我在美国的朋友几乎是一致地反对。许多朋友劝我为了孩子留在美国,在我还是坚持回国后,有朋友甚至说我是一位“不负责任的父亲”。因为有一次回国不成功的经历,也使我这次回国充满着未知和挑战。应该说我这次回国,无论在课题选择和单位挑选上都做了充分的准备。我的回国不是一时的冲动,而是许多年的精心策划。选择材料所既是偶然也是必然。因为我从事的是应用开发研究,我认为要想有所作为,就应该到产业最集中和民营企业最活跃的地方去。中国长三角地区是高分子产业最集中的地域之一,余姚市号称“塑料城”。因此我打算就在长三角地区寻找科研平台。中科院宁波材料所的办所理念和地理位置强烈地吸引着我。除了材料所,我好像别无选择。

组建团队和攻关课题

2009年8月3日是我正式加入材料所的时间,有趣的是1997年8月3日是我出国的时间。我在美国呆了整整12年!回国后的第一件事就是组建团队,张传芝工程师是我的第一个组员,汤兆宾博士是我的第一个博士后,其后江艳华也来到我的团队,他们三个都是从其他团队转过来的。非常感谢其他团队为我做的贡献。张效敏同学是我的第一个博士生,冯建湘同学是我从湖南师范大学借来的合培生。在短短的一个月之内我就组织了六个人的小团队。2009年8月28日我们开始了第一次试验。2009年11月我在美国就联系好的刘小青博士以“春蕾计划”副研究员加入到我的团队。团队从此就开始高速运转。

根据我在回国前的打算,聚乳酸耐热性改性将是第一个课题,这是因为我在聚乳酸的耐热性研究上有非常好的基础,拥有可以突破的技术路线。为此,我在回国初期走访很多相关企业,这要非常感谢何晓南副所长和转移办的谢开锋副主任。通过走访,让我积累了大量的信息,也充分了解和定位了自己的研究思路。例如,通过调查发现业内对聚乳酸的耐热性问题非常关注,迫切需要解决。这也为我们给出了明确的目标。聚乳酸耐热改性的任务就落在汤兆宾博士身上。 另一个课题就是无醛木材胶黏剂,因为一是我已经有一个可行的配方;二是甲醛的污染实在太严重,已成为业内必须要解决的问题。刘小青博士回国后,我把先前在国外研究的大豆基木材胶黏剂配方告诉了他。希望他能在实验室重复出来。虽然我们都不是胶黏剂研究出身,但是没想到我的第一个攻坚任务却落在了无醛木材胶黏剂上。

无醛木材胶黏剂项目转移

2009年12月, 刘小青博士把大豆基木材胶黏剂的配方重复了出来,实验数据完全通过了检测标准。我拿着一块巴掌大的三层板找到何晓南副所长,希望他能判断一下这项技术可行性。何所长要求我提供一份技术简介发给他和崔所长。崔所长看到我的技术简介后认为非常可行,这项技术又和人们生活息息相关,当即指示要积极推进。记得在2009年12月中旬的一天何所长把我叫到他的办公室,说有一个企业对无醛胶黏剂感兴趣。就这样我和宁波八益实业的董事长徐益忠先生认识了。其实徐总并不是做胶黏剂及人造板行业的,但是他的决心和执着却使我们交流顺畅,很快就定下了协议内容。就这样在2010年3月26日中科院宁波材料所与宁波八益实业有限公司正式签署技术转移转化协议。项目总转移费达到了1088万元,创下宁波材料所当时单笔最大的转移。转移成功是一件非常令人高兴的事情,但是由于来的太快,太突然,我有点像做梦的感觉。由于当时是第一项落在宁波的技术,影响比较大,我很担心因为我们做不好而给宁波材料所带来负面影响。转让后的一段时间,我有点坐卧不安。毕竟我们现在只做出一块小板,离真正的产品差的非常远。中试能否成功,技术能否产业化, 我心里实在没有底气。为尽快完成项目中试,实现产业化,我指定刘小青博士作为项目的攻关小组的负责人。由于我们都是胶黏剂的“门外汉”,必须找到做胶黏剂的专业人员。我们有幸招到东北林业大学的吴頔硕士。她是我们第一位专业做木材胶黏剂的研究人员。

在八益实业的全力配合下,中试设备购买和调试安装进展顺利,在2010年7月初中试设备终于完全到位并调试通过。中试试验也比较顺利,于7月中旬做出了第一块商业尺寸的5层胶合板。其后在兔宝宝生产线上试生产结果也非常好。在整个试验过程中,越是做得顺利,我就越感到担心。我知道产业化没有那么容易,出问题应该是正常的。只有问题出来了,才能真正了解这个产品,为以后的产业化做好铺垫。果不其然,在接到美国30立方米样品单时我们遇到了前所未有的困难。记得在2010年10月下旬我们在顺利完成试验后确定在11月上旬完成样品的生产。但是等我们在11月初赶回江苏泗阳工厂时,做出的样品全部不合格,而且把带去的原材料几乎用光了。同样的条件和工艺,为什么会出现这个问题?原来是在两次试验之间,冷空气来临,气温骤降影响了胶黏剂的流动性能。我和刘小青博士每天晚上都在讨论解决方案。在11月10日晚我们一直讨论到凌晨,我们确定了最后一个可能解决方案,如果试验结果不好,我们只能放弃这次样品的生产,因为我们已经没有试验时间了。如果试验失败将对我们的工作产生巨大影响。因为美国公司要求在20日左右运出样品,而兔宝宝总部要求在15日之前必须做完基材板以便运回湖州进行贴面。不能完成就意味着我们失去了一次重要机会,会使客户对我们的技术产生怀疑。我和刘小青博士约定11月11日马上试验,一旦结果好马上通知我,我在宁波把原材料以最快的速度运过去。我们预测原材料可以在12日下午赶到,这样留出的时间恰好能够完成基材板生产。情况非常危急,幸运的是我们的这次方案成功了。其后攻坚小组连夜完成制板工作。这批样品最终完全通过美国最严格的检测,并获得订单。我非常感谢这几位攻坚成员:刘小青、吴頔、江艳华和周拓。是他们用手动设备,在极其恶劣的工作环境下完成了几乎不可完成的任务。他们工作之艰苦,连雇用的工人都不愿意干了。他们的壮举为我们的科研人员做出了表率,赢得了荣誉,我真心为他们骄傲和自豪! 以后的工作还是非常富有成效的,2011年3月,“生物基无醛木材胶黏剂”顺利通过了以张齐生院士牵头的成果鉴定,2011年7月顺利通过了林产工业协会组织的新产品鉴定,两项鉴定结果都达到国际先进水平。为此,中科院宁波材料所和八益实业有限公司共同成立了中科八益新材料股份有限公司。目前公司已经把胶黏剂成功用于圣象地板、大自然地板、生活家地板、千年舟地板、兔宝宝地板等国内知名地板企业。胶黏剂也完全实现了商业化生产。相信这项技术一定能惠及广大消费者。

耐热聚乳酸技术转移

在胶黏剂紧张的试验过程中,我们另一个聚乳酸耐热改性攻坚小组也在紧锣密鼓地进行中。这个小组以汤兆宾博士负责,成员还包括张传芝、杨勇、冯建湘等。聚乳酸耐热问题一直是行业内“瓶颈”问题。我们通过共混挤出技术很好地解决了这个瓶颈。我们在不添加任何无机填料的情况下,实现聚乳酸的热变形温度由55℃提高到120℃以上,同时保持较好的透明性。这在世界上也是首次实现的。这项技术的中试研究过程充分显示了与地方企业合作的优势。 我们绝大多数工作都是直接在企业中进行,充分利用了企业在应用开发中的优势。我们的产品制件几乎全是从企业中试验获得的。应该说我们的这项工作也是非常卓有成效的。在短短两年内我们完成了从小试到中试的研究,同时开拓了下游客户的市场,对耐热聚乳酸有了一个很好的市场定位。从胶黏剂合作的经验中我们体会到同行的合作企业对开拓市场非常重要。基于这个想法,我们对该项技术的转移转化并不急于推进,而是在寻找更合适的合作企业。2010年底在何所长办公室我第一次见到宁波家联塑料用品制造有限公司董事长王熊先生。该公司主要从事一次性塑料餐饮用具,是国内最大的生产者,产品几乎全部出口国外。当时王总对一次性全降解塑料餐具非常感兴趣,但他对我们能否做出耐热聚乳酸材料持观望态度。虽说公司对我们研制的耐热聚乳酸是非常适合的,但是我也不急于促成。我需要进一步了解公司的管理情况和王总对公司发展理念,尤其想知道公司的销售实力。也想给企业一个更信服的试验结果。尽管我和王总经常沟通,但我们都在耐心等待时机的成熟。直到2012年初,我们才下定决心一起合作。我看中了企业的销售和管理能力,王总对我们的技术也深信无疑。2012年6月29日我们终于签署酝酿已久的技术转移协议,并探讨出一种新的合作机制。我们的总转移经费也达到了1500万元。目前公司已经完成了设备购置和安装,2012年10月份样品已通过美国权威机构认证。商业化产品将很快走进市场。这项工作我们并未作太多的宣传,而是采取了一种低调而稳健的方式。相信这项转移一定能为企业带来经济效益,也为中国在聚乳酸行业打下一席之地。

确立研究方向

随着胶黏剂和聚乳酸改性两个项目的开展和顺利转移转化, 我越来越感觉到高分子原材料来源的重要性。目前,高分子的原材料几乎全部来源于石化资源,这给高分子产业未来可持续性发展带来挑战。针对此问题, 团队确立了以天然可再生资源为原材料的生物基高分子材料为研究方向。选择纤维素和木质素作为起始原材料,通过转化获得高分子单体从而获得高分子。不但热塑性高分子可以获得,热固性高分子也可以获得。同时对高分子助剂如阻燃剂、成核剂、润滑剂等也提出了绿色制备途径。在刘小青博士的带领下,我们已经在生物基热固性树脂方面已经做出不错的进展。例如以松香为原材料合成环氧树脂可以完全替代石油基环氧树脂;以松香为原材料合成的乙烯基化合物完全可以替代苯乙烯用于植物油基的不饱和树脂;以衣康酸为原材料合成的环氧树脂同样具有显著的性能特点。以环糊精等多糖类化合物为原材料合成了高分子阻燃剂开辟了生物基阻燃剂的新方向。我深信随着时间的推移,生物基高分子材料毕将成为高分子领域最为活跃的一个分支,成为高分子材料必然的发展方向。

一点体会和感受

通过团队全体成员的共同努力和材料所各级领导的关心支持,让我在材料所这个科研平台上基本实现了我回国前的设想。证明了我选择材料所的正确性,也彻底打消了回国前的一些顾虑,我对回国选择无怨无悔。当然这三年来点点滴滴的工作也让我感受颇多。 回国发展是正确的,但是一定要做好充分的回国准备,要明确自己回国的目标。 回国后一定要尽快建立一支能打硬仗的团队,要充分信任团队成员,做到疑人不用,用人不疑。 自己的角色要做好调整,自己不再是冲锋陷阵的战士,而是一位运筹帷幄的指挥官。在如何调动团队积极性方面,以身作则和树立表率将会是最行之有效的方式。要学会与人沟通,充分利用自己的有效资源。回国要做好吃苦的准备,国内工作比国外工作更加辛苦,更加富于挑战。要始终保持着乐观向上的工作激情。凡事要乐观,要看到积极的一面,你的态度将决定你的工作状态。消极抱怨将会打击自己的积极性,对工作没有一点好处。

 

(供稿:生物基高分子材料研究团队研究员 朱 锦)

时期:2014-10-19,阅读:629