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担当重任沐风雨 创新钻研写真知
发表时间 2017-05-17 11:26 来源 本站原创

  导语:高分子材料又被称为聚合物材料,是以高分子化合物为基体,再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料。按照材料应用功能分类,高分子材料可分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料三大类。其中,特种高分子材料主要指一类具有优良机械强度和耐热性能的高分子材料,如聚碳酸酯、聚酰亚胺等材料,广泛应用于工程材料上。在这一领域,吉林大学的吴忠文教授已潜心探索了半个多世纪,为国家的耐高温高分子材料行业作出了重要贡献。



吴忠文教授工作照

  优秀平台的创建者

  特种工程塑料是指综合性能较高,长期使用温度在150℃以上的一类工程塑料,主要包括聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)及聚砜(PSF),具有独特、优异的物理性能,主要应用于电子电气、特种工业等高科技领域。

  继通用塑料、工程塑料之后,特种工程塑料是上世纪七十年代初期开始发展起来的新一代高性能高分子新材料。由于其最初诞生的社会需求背景源于当时美、苏争霸的军备竞赛和发展高新技术的急需,西方巴黎统筹委员会从一开始就将其列为战略物资,向我国等社会主义国家封锁禁运。



在柏林与德固赛公司签订合作意向书

  然而,我们国家要发展本国的国防军工和相关高技术,同样急需这类新材料。解决的办法只能走独立自主研究开发之路,其中的聚醚砜(PES)树脂和聚醚醚酮(PEEK)树脂两个主要品种的研究开发任务一直由吉林大学特种工程塑料教育部工程研究开发中心承担,并在完成中试后先后投入批量生产。鉴定结果表明,国产材料的主要性能达到国际同类产品的先进水平,并已成功的应用于航空密封插接件、战术导弹、09—Ⅱ代核潜艇、新歼—8飞机、二代步兵战车等军工配套产品中,解决了发展我国国防军工的急需。

  吉林大学特种工程塑料教育部工程研究开发中心创建于20世纪80年代末,中心创始人吴忠文教授是我国著名化学家唐敖庆教授的研究生,毕业后留校任教,1979年作为国家文革后首批公派留学生赴日本东京大学宇宙航空研究所进修并取得东京大学博士学位,1989年经国务院学位委员会批准为博士生指导教师。

  开发中心自创建以来,从“七·五”计划开始就承担高分子新材料领域特种工程塑料方面的国家重点科技攻关计划,国家“863”高技术计划,国家国防军工配套计划,国家自然科学基金等国家级科研项目多项,并经“八·五”、“九·五”一直延续至今。将近三十年来,中心共承担这类国家级计划项目四十余项,均按期按计划圆满完成,取得上述项目的省、部级鉴定成果二十余项。至今共申请国家发明专利三十余项,已批准授权二十余项,其余均在实审中。同时,在吴忠文教授带领下,中心人才济济,形成了一支优秀的科研团队。第二梯队的姜振华、王贵宾教授也已成长为博士导师、教育部跨世纪人才,并开始担任中心正、副主任职务。中心除上述两位博士生导师外,还形成了拥有教授、副教授、讲师、高级工程师、工程师、助理工程师的老、中、青相结合,既能跟踪国际发展趋势,又熟悉国内市场需求的高素质技术队伍。

  吉林大学特种工程塑料教育部工程研究开发中心以特种工程塑料的合成、结构与性能的关系和应用技术研究为特长,主要研究方向有耐热高分子材料的分子设计及合成、特种工程塑料功能材料的分子设计及合成、多相高分子材料、生物降解高分子材料等。除完成科研任务外,还先后获得多个国家及省部级奖项,包括:国家发明奖两项,“八·五”科技攻关重大成果奖一项,国防军工协作配套集体奖一项,教育部科技进步奖三项等,获得个人奖有:光华基金一等奖、“八·五”科技攻关先进个人奖、军工协作配套先进工作者奖等。

  在这一优秀的平台上,吴忠文教授带领团队一道,在特种工程塑料领域屡屡斩获佳绩,取得了诸多具有卓越价值的重要成果。

  为国家需要而奋斗

  吴忠文教授介绍,1970年代时,为了满足我国国防工业的需求,打破西方国家的技术封锁,在国家的资助下,一些大专院校和科研院所开始研制特种工程塑料,并取得了一大批实验室研究成果,为满足国防工业的需求发挥了重要作用。事实上,我国在特种工程塑料的研究方面与国外基本保持同步,研究水平也与国外相当。可以说,国外研制过的品种,国内均开展过研究。但在产业化进程上国内远远落后于国外,有三方面的原因:(1)开始的研制目标是满足国防工业需求,用量很少,实验室规模就能满足供货;(2)几年以前我国民用工业领域技术相对比较落后,对这类材料的需求不大;(3)特种工程塑料的研究成果主要掌握在大专院校和科研院所,这些单位一般不具备产业化和市场开拓能力。



采油零部件1

  而且特种工程塑料的发展历史也已充分表明,要永远不受制于人,保证我国国防军工现代化和民用高技术的发展,只能在这个领域中与世界发展同步走独立自主研究的道路。所以,在过去国家已支持建立的现有教育部特种工程塑料工程研究中心的基础上,为振兴东北老工业基地,组建一个国家级特种工程塑料研究中心,以保持在这个新材料领域的国际先进水平是完全必要的。



采油零部件2

  吉林大学正是在这样的背景下承担起了国家和历史赋予的责任。早在上世纪70年代,吉林大学就已开展特种工程塑料的研究开发工作,研发中心成立以后,1999年经科技部批准建立了国家863计划长春特种工程塑料研究开发中心,2001年经教育部批准建立了吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心,目前是国内唯一的以特种工程塑料的研究和开发为主要研究方向的部属工程研究中心。中心先后成功研制出聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚醚酮酮等品种,为我国国防工业和高技术领域提供了必要的保障,目前聚醚砜和聚醚醚酮已经实现产业化,同时聚醚醚酮酮也完成了中试。

  “我们还有一批已完成实验室研究的成果,如作为结构材料的联苯聚醚醚酮树脂、联苯聚醚酮树脂、高性能聚酰亚胺等,作为功能材料的低介电常数聚芳醚酮树脂、聚苯胺齐聚物、高性能有机光波导材料等,这些材料都是高新技术领域急需的高分子材料,有广阔的应用前景,是中心在未来几年进行中试和产业化研究的主要对象。”谈到这些年的科研工作,吴教授心情十分激动。



磁力泵零部件2(展板)

  吴忠文教授进一步解释:“作为新型的高性能高分子材料,特种工程塑料已有三十余年的发展历史,是一类综合性能优异的热塑性高分子材料。因为具备比重小、耐高温、高强度、高模量、尺寸稳定性好、易加工成形等特点,特种工程塑料尽管诞生的时间不长,却已在诸多技术领域,特别是尖端技术领域的新技术的实现和应用、传统技术的革新、产品的更新换代,提供了物资保障,大大提升了相关技术和产品的水平和档次。因此,高分子材料的这一新领域受到国际学术界和产业界的高度重视,发展也十分迅速。特别是随着各工业领域技术的不断进步,对这类材料的需求日益旺盛,国外许多大公司都纷纷投入人力和物力研究开发这类新材料。”这也正是国家支持吉林大学建立特种工程塑料研究开发中心的主要原因——确保国内已经取得小试甚至中试的有关特种工程塑料的研究成果尽快实现产业化。

  “我们这一项目的目标是建成一个拥有特种工程塑料合成的小试和中试规模工业试验能力的,具备新品种和应用新技术研发、材料结构和性能评价等功能,能为国内特种工程塑料行业提供技术支持和技术服务的工程研究中心。项目的内容和规模:建设一个拥有特种工程塑料合成实验室、材料结构和性能评价实验室、材料加工实验室的研究基地;一个拥有5吨/年规模的中试车间、50吨/年规模工业试验车间、特种工程塑料改性及专用料和二次制品加工车间的中试基地。”吴忠文教授说。



纺织机械零部件4

  如今,吉林大学已为吉林大学特种工程塑料教育部工程研究开发中心建设了面积为9000m2的基础实验大楼。由吉林大学等单位共同出资组建的长春吉大特塑工程研究有限公司是吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心的中试和生产基地,企业注册资金为1500万元,建设在长春市高新区内。中心主任姜振华教授兼任董事长。这种体制的改革不仅有利于中心承担今后的国家科研项目,同时会更有利于中心已取得的科研成果的前期转化。

  吴忠文教授介绍,国内外塑料学术界和生产界把塑料分为通用塑料、通用工程塑料和特种工程塑料三个层次,并把这三个层次形象描述为一个三层金字塔,通用塑料处于最底层,属于技术含量相对较低,市场容量较大,利润低,一般靠规模效益获取利润;处于中间层的通用工程塑料有一定技术含量,市场容量不是很大,产品附加值较高,高技术和规模获取利润;特种工程塑料处于塔尖,研究开发周期一般比较长、研究投入高,技术含量很高,市场容量相对较小,产品附加值很高,靠技术优势获取高额利润。国外的经验也充分说明了,特种工程塑料产业是高技术含量、高投入、高回报产业。因此,一旦开发成功,基本可以垄断经营,经济效益十分可观。

  “根据目前我国开发成功的几个特种工程塑料品种看,我国开发的产品在国际市场有很大的价格优势。”他对前景充满信心。牢牢锁定国家亟需的战略研究方向,为国家需要而努力奋斗,是他和团队的共同心愿。

  坚守在特种工程塑料行业潮头

  历经多年发展,目前吉林大学特种工程塑料教育部工程研究开发中心已建成树脂合成研究室、物性评价研究室、加工工艺实验室和中间试验车间。拥有哈克转矩流变仪、电子万能材料实验机、飞行时间质谱仪、扫描电子显微镜等大型测试仪器,保证了研究工作的开展。长春吉大特塑工程研究有限公司除负责中心所承担的各项科研项目的扩试、中试任务外,还建成了共聚醚醚酮(CoPEEK)和聚醚醚酮酮(PEEKK)两种树脂的中试规模生产线,除生产上述两种树脂外,还生产各类专用料及其二次制品。



国家“八五”科技攻关先进个人证书


中国专利优秀奖


吉林省十佳专用发明人证书


荣誉证书

  自“九·五” 末期开始,为响应党中央提出的科技成果向产业化转化的号召,在2000年的第二届深圳高交会上,中心团队就以过去取得的部分科研成果为无形资产,与长春天福集团合资组建起长春吉大高新材料有限责任公司。第一期实施300 吨/年聚醚砜树脂(PES)的产业化,并于2001年建成投产。第二期以另一项科研成果聚醚醚酮树脂(PEEK)申请500吨/年规模的国家产业化示范工程,获得批准后,于2003年末建成投产。这两种材料投产后,不仅可满足国内国防军工和民用高技术发展的急需,而且由于生产成本低,售价可大幅度低于目前国际市场售价,因此将会有较强的出口竞争力。

  当公司在互联网上将中国已采用本国拥有的自主知识产权专利技术建成上述规模生产线的信息公布后,引起了国外相关各大公司,如美国的GE公司、德国的Degussa公司、法国的Atofina公司、荷兰的DSM公司、比利时的Solvay公司的关注,这些世界级著名企业先后来中国与公司洽谈合资合作事宜。经多方接触,公司最后确定与Degussa公司深入洽谈,并于2004年5月初在第三届中德高技术对话论坛期间,于柏林在温家宝总理和施罗德总理参加的两国合作项目签约仪式上签署了合作意向书,后经过深入的谈判,并正式签约组建合资公司。这充分证明了中心不仅能承担各项国家级科研任务,同时也具备了成功实施科技成果转化的能力。

  吴忠文教授作为中心创始人,从初步创建到发展壮大,在每一阶段都付出了极大心血。他从70年代开始从事刚性链高分子的结构与性能关系方面的应用基础研究和特种工程塑料的应用开发研究,曾先后完成了聚醚砜(PES)树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂、聚醚醚酮酮(PEEKK)树脂等三个品种的实验室研究、扩试到中试,“九· 五”末经过部级鉴定验收,结果主要性能均达到国际先进水平。其中的PES和PEEK,“十·五”又完成了百吨级的产业化示范工程,其中的PEEK除满足国内需求外,已实现向国外出口。

  在半个多世纪的科研积累中,吴教授作为项目负责人承担了国家重点科技攻关计划、国家863计划、国家计委国防军工配套计划等特种工程塑料方面的应用基础研究和应用开发研究项目,取得了丰硕成果,并多次获得国家、省部级和国防科工委嘉奖。他不仅自己身体力行坚守在科研第一线,还致力于人才的培养与团队建设,为中心的发展作出了重要贡献。

  吴教授常说,自己一生耕耘在高分子材料这片沃土上,收活了诸多成就,但最欣慰的不是个人的成绩,而是为本领域的科学研究培育出了众多年轻的后继人才。吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心现任主任姜振华正是他最引以为傲的学生。

  姜振华教授的主要研究方向是高性能聚合物的理论、技术开发和产业化及应用技术,在聚芳醚酮和聚芳醚砜两大类高性能聚合物研究方面取得了十分显著的成就。他在聚醚醚酮和聚醚砜树脂产业化研究的基础上,成功开发出性能更为优异的聚醚醚酮酮树脂以及联苯聚醚醚砜树脂,并实现了它们的规模化生产,其主要物性达到国外同类产品最先进水平,满足了我国航空、航天和民用高技术领域对这类材料的需求,并由此产生显著的经济和社会效益。

  2009年,姜振华教授的“聚醚醚酮酮树脂的制备及应用技术”获得国家技术发明二等奖,并承担国家863计划、军工配套等各类科研项目10余项,总经费1500多万元。其中多项科研成果通过了省部级鉴定,解决了材料研制中的关键技术问题,达到了国际先进水平。在他的带领下,团队其他成员也是硕果叠出。

  我们有理由相信,未来,在吴忠文教授和姜振华教授的带领下,研发中心团队必将取得更多成绩,在国家高新技术发展的历程中再创佳绩。