JN江南体育官方网站-他让制取聚乙醇酸“两步变一步”
时间：2025-10-15
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2025年1月1日，当千家万户沉浸在元旦佳节的温馨时刻，在大连市松木岛中试基地的厂房里，却有十余名科研人员围坐在三层楼高的工业装置旁。他们手里端着热腾腾的饺子，耳朵呼啸而过的却是冷冽的寒风。
在这处尚未配备供暖设备的临时厂房里，此起彼伏的讨论声中，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）副研究员王瑞脸上露出了一丝丝担忧。作为中试装置技术的负责人，他看着自己呵出的白气在寒风中瞬间消散，但却浑然不觉周身寒意——此刻他全部的注意力都聚焦在设备会不会受冻，因为一旦设备冻上了就会影响实验进度。
历史往往在不经意间书写注脚。此时他们也没有想到，仅仅一个月时间后，国内首套一步法聚乙醇酸千吨级中试装置就在这里完成了建设。
从实验室玻璃器皿到千吨级反应釜，这条路他们走了一年；而从王瑞初识聚乙醇酸到“驾驭”其分子密码，这段征程已跨越五载春秋。“‘材料人’的终极使命，就是让材成料、料成器、器有用。”王瑞说。
王瑞在中试现场。受访者供图
解决过剩产能的“秘籍”
聚乙醇酸是一种神奇的生物可降解高分子材料，具有良好生物相容性、气体阻隔性及海水可降解性。与传统性能稳定的高分子材料，如塑料、橡胶等不同，聚乙醇酸作为材料在使用到一定时间后逐渐降解，并最终变成对人体、动植物和自然环境无害的水和二氧化碳，是当前少有的可降解工程塑料，常被用于医疗、食品、农业等领域。
“以我国煤化工产业为例，煤制乙二醇存在一定产能过剩的问题，而聚乙醇酸正是其下游衍生的高分子材料。”王瑞介绍道，“如果能将这部分‘过剩’产能转化为可降解且实用性强的聚乙醇酸，或许能成为破解当前产业困境的突破口。”
2020年，王瑞随团队来到大连化物所时，就注意到了我国煤化工产业亟待突破的关键领域——低成本制备聚乙醇酸技术。彼时团队正深耕于高分子材料的应用研究，对聚乙醇酸的制作方法十分了解。
“目前国内合成聚乙醇酸的主流工艺是两步法：首先需要将乙醇酸单体脱水缩合生成中间体乙交酯，再通过乙交酯开环聚合最终得到聚乙醇酸。”王瑞解释道，“但是这种工艺步骤繁琐、能耗高，表面上看是两个步骤，实际上需要五个工艺单元，这导致了生产成本居高不下，难以实现规模化生产。如果能将两步反应整合为一步直接聚合，就能大幅简化流程、降低成本，为产业化铺平道路。”
有这个想法后，王瑞立马着手给流程“减负”，他首先想到的就是从原料直接制备高分子量聚乙醇酸，省去中间体乙交酯的合成与提纯环节。在这中间最重要的就是催化剂的反应工艺。
“基于团队在高分子材料领域的技术积淀，我们在研究中发现钛类催化剂可与现有工艺装备实现深度耦合，通过催化反应路径直接就能合成目标产物聚乙醇酸，并顺利完成实验室级小试验证。”王瑞回忆道，“我们组一直以来都十分注重工业化应用，因此在取得阶段性成果后，我们立刻按照‘小试-中试-工业示范’的技术路径逐级放大。”
王瑞在实验室。受访者供图
短短一年的“转变”
组建起工业化团队后，王瑞带领着大家2024年年初就驻扎到距离市区约80公里的长兴岛孵化工厂，开展进一步放大实验。而在工业化过程中，“管道栓塞”这一难题随即而来。
“聚乙醇酸的特点就是非常容易结晶，在生产过程中就会堵塞住设备的管道。我们在实验室阶段就发现了这个问题，常规处理方式是采取机械疏通等应急措施。然而当工艺向工业化生产体系扩展时，我们才意识到这看似是一件‘小事’，但实际上会导致整条产线停摆，最终转化为制约规模化生产的重大工艺隐患。”
王瑞当即决定解决问题，而“破解之法”恰巧在于聚乙醇酸“规整”的结构：“我们从聚合物结构出发，通过加入助剂来破坏聚乙醇酸内部的结构，使其分子排列的不再那么规整，从而使得材料的稳定性变差，这样既保持了聚乙醇酸整体的材料性能，又能避免其过度整齐导致的结晶。”
从春节假期的大年初六到寻常周末，从实验室级别的5升微型反应釜，逐步升级至20升、50升中型设备……这支团队累计完成上百轮工艺验证实验，并通过持续优化反应参数、改进设备结构设计，最终成功突破千吨级中试技术瓶颈。
随后，团队与设计院协同攻关，在松木岛中试基地完成工业化放大装置的建设，短短一年的时间里就打通了一步法制聚乙醇酸千吨级全套中试技术。
“我们利用煤基草酸二甲酯这种过剩产能为原料，合成出了聚乙醇酸这类绿色可降解的材料，成功实现产业链向高值化延伸。”王瑞说。
“瑞哥”的团队
这虽然不是王瑞从实验室成功走进工厂的第一次经历，但于他而言却十分特殊：“这套装置是我做过最困难的一套，因为此前国内是没有相关产业化经验的，所以我们只能摸着石头过河，一点点找到窍门，最终只花了一年时间就成功转化，我还是很激动的。”
工业化过程中，也充斥着大量看上去重复、枯燥的实验，但是王瑞却“乐在其中”：“它并不是简单的重复，每一次实验结果都是有区别的，哪怕有一些过程失败了，但是对于工业化来说都是很好的积累。对于比较新的领域，每一次探索都是一个新的收获。”
在高分子材料领域深耕产业转化，王瑞始终记得自己导师周光远的一句话“做科学研究，每一分钱都要对得起纳税人。”所以成长为课题组负责人后，王瑞也承担起了一定的战略分析布局责任，在他看来，一个以应用转化为核心的研究组，不能完全天马行空地想象，重点还是要放在能够推动产业化应用的技术研究上，但是对于新型材料、符合国家长远发展方向的还是要给予重视，这样团队才能长远发展。
而面对人工智能的浪潮，王瑞正在积极探索新方向，他希望未来在高分子材料领域也能贴上自己的“标签”：“对于材料这个领域来讲，最终还是要走向应用，我们也需要积极应对时代变革，多站在企业的角度去考虑问题。”
在王瑞课题组里，学生都亲切的喊他“瑞哥”，他自己的微信名也是这个：“我希望大家氛围也都轻松一点，做实验也开开心心的，大家一起把项目做好。”
团队合照。受访者供图
未来，王瑞也在积极推进产业化进程，把“一步法制聚乙醇酸技术”真正落地。聚乙醇酸是一种不仅能在堆肥条件下降解，还能在海水环境中完全分解的高分子材料，其优异的环保特性从而促进日常生活中的大规模应用。“这或许能替代目前生活中常用的塑料体系。”王瑞说。
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