【中国科学报】无醛“朝露”甬地生——中科院宁波材料所生物基无醛木材胶黏剂诞生记
2009年秋,中科院宁波材料技术与工程研究所(以下简称材料所)副所长何晓南问朱锦:“目前你的团队有哪些比较成熟的技术在研发?”
朱锦是材料所高分子与复合材料事业部主任。
朱锦想了想,说:“手里还有一个不错,我写给所领导吧。”
为这句话,他蓄力了三年。
“外行”歪打正着
2006年年底,朱锦携全家人回国探亲。在老家山东省临沂市的西郊,他被一大片白花花的不知名的东西吸引。被告知是做胶合板的木皮后,他追问:“临沂做胶合板吗?”朋友骄傲地说:“临沂是全国最大的胶合板生产基地。”
好奇心驱使着这位科学家去胶合板厂看一看。“一进大门就闻到甲醛的气味,等进了车间,甲醛气味之大让我泪流满面,朦胧中看见几十位工人在做工。”朱锦说,尽管工厂老板一再解释,工人只干两年就换工作,他的心情却沉甸甸的。
“虽然我没有做过木材胶黏剂,但我学的高分子科学与胶黏剂有关。作为一名科研工作者,我有责任解决这个问题。”他在父老乡亲面前表态,要做无醛木材胶黏剂。
甲醛是一种较高毒性的物质,被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。含有甲醛胶黏剂的木制品用于室内,甲醛释放期可长达15年。对甲醛危害的进一步了解,坚定了朱锦做无醛木材胶黏剂的决心,“哪怕做出来一分钱不赚,我也坚决要做”。
妻子高玲玲也是学高分子出身的临沂人。自丈夫下了决心后,她便自觉地成为帮手。
夫妻俩回到美国,首先着手文献的检索。世界各国早已在研究新型胶黏剂,其中最多的是以豆蛋白质作为原材料。
“摆在我面前最大的困难是没有实验条件!”朱锦此时是一家日本公司北美研发中心的环境友好材料组组长,试验理所当然不能在公司做。
那么,在哪里做试验?只有在家里!没有冷压机和热压机怎么办?有烤箱和各种夹子!黏合剂没有木板怎么试?用冰棒的棍子!
没有专业的试验室,没有专业的仪器设备,甚至没有专业的技术人员,朱锦的试验做得很狼狈、很辛苦——自己购买甚至设计试验用具,请朋友代购原料、药品,尝试用各种家电充当搅拌机,比如食品料理机、豆浆机,甚至还有洗衣机。高玲玲则负责寻找试验工具和材料。
白天要在公司工作,朱锦的试验安排在晚上和周末。胶合试验很简单:将黏合剂把冰棒棍子黏合,将烤箱作为加热源、夹子作为压机压制木块,再用水煮来判定小木块的耐水性。
朱锦想到自己做过高分子纳米复合材料,使用黏土有可能增加胶黏剂的初粘性和耐水性,几经试验,解决了胶黏剂的冷压问题并最终完成了小试。
两个木板材的“外行”“歪打正着”:选择冰棒棍子做的顺纹复合板——顺纹的交合度一般比纵横交错的大2倍以上。当拿到其断裂强度大于6的数据时(0.7合格),高玲玲忍不住说了一句:“谁说我们是外行!”
回国正值此时
早在2003年,康奈尔大学博士后出站时,朱锦曾为回国做了一次“踩点”。但由于接收单位的问题,朱锦一家在国内待了半年后,选择再一次返美。
6年后,他觉得回国的时机到了。
其间,最让朱锦受益的是在俄亥俄一家高分子材料公司做研发部部长和首席科学家。“公司的工作弥补了我身为科学家的缺陷。我们的定位就是大公司不做,小公司做不了,短时间能解决就解决,不能解决就放弃。”公司化的训练使得朱锦在短短两年间开发出5个正式产品,其中两个以他命名。
国外的成绩并没有让朱锦产生定居国外的念头。相反,他认为,国外的成绩是他回国打拼更好的理由。
朱锦查了国内高分子材料产业集群的区域——长三角和珠三角,最终相中塑料城余姚。他理想的未来发展平台是以科研的开发应用为主、位于长三角、科研院所。
朱锦与材料所党委书记严庆联系,于2009年8月3日成为宁波材料所的一员。“时间非常吻合,1997年8月3日我从中科院出去,整整12年我又回来。8月28日我儿子出生,我也计划开工了。”朱锦难掩兴奋之情。
当朱锦的胶黏剂技术介绍转交到材料所所长崔平的手中,崔平非常高兴。她当即表示,要把社会资源和优势技术结合在一起,加快这项新技术的转移转化。
很快,就有宁波八益集团的董事长徐益忠登门拜访,找到分管所地合作的何晓南副所长。朱锦诚恳地告诉徐益忠,不能保证这项技术最后一定能产业化。徐益忠说:“科研不可能没有风险。但我却有信心,一是我看中这个技术,二是我看中你的人品。”
徐益忠当即拍板,拿出300万元攻克技术,并诚恳地表示:若不成功就当为科学作贡献。
驶向美国的订单
用崔平所长的话说,刘小青是材料所里低调却有为的青年。他2007年获中科院化学所博士学位,毕业后先后在南洋理工大学、华盛顿州立大学开展博士后研究。2009年11月,以“春蕾行动”人才计划引进到材料所,加入朱锦领衔的生物基高分子材料研究团队。
2010年3月26日,刘小青被任命为技术攻坚团队负责人。根据要求,在短短6个月内,团队要完成从小试到中试再到商业化试的整个过程。
“我一直从事高分子复合材料基础研究,对胶合板的生产设备一窍不通,对车间的基础设施感到茫然,更没有从事产业化项目开发的经验。怎么办?学习、咨询、再学习,成了我唯一的出路。”刘小青用整整三个月的时间宵衣旰食,掌握胶合板生产的整套工艺,并组织大家施工,将原本在一片废墟中的破旧厂房改造成了窗明几净的中试基地,完成整套中试装置的订购、安装和调试,掌握了所有设备的操作方法。
8月底,他们又摸索、建立了一整套生产工艺和参数,并在中试设备上连续试制,拿出了几批完全满足国家标准的无醛胶合板。
“完成中试不是最终目的,我们的目标是让这种无醛胶真正实现产业化,走向市场,最终告别甲醛污染,尽一份科技工作者之职!”朱锦团队快马加鞭,开始了在德华兔宝宝的试生产工作。
德华兔宝宝是浙江德清一家装饰新材股份有限公司,是中国贴面板行业的首家上市企业,也是行业内产销规模最大企业。
每天清晨六点,朝露未干,攻坚团队先赶到宁波高新区的中试基地制备胶黏剂,再驱车德清试制胶合板,完成工作回到所里已是凌晨两点多。连续几次稳定试生产后,德华兔宝宝的研发人员完全认同了生物基无醛胶黏剂技术。
2010年12月,宁波中科八益新材料股份有限公司成立,材料所以1088万元把“生物基无醛木材胶黏剂”技术转移到公司。公司注册资金1000万元。
万“试”俱备,只欠“批量”。就在“临门一脚”的时刻,德华兔宝宝的一位美国采购商突然发飙,提出了一个几乎不可能完成的任务:“一个月之内生产5吨无醛胶,并制备30M3无醛胶合板样板,送往美国检测,合格后才能得到本公司认可。”
这是对无醛胶生产工艺稳定性、重复性的一次考验,也是产品真正商业化的一次机遇。10月底,刘小青带领攻坚团队的5位人员,前往江苏泗阳的一个胶合板工厂开始批量化生产。
同样的配方,同样的工艺,第一批板材生产出来质量居然不合格!生产技术人员分析生产过程认为,北方寒冷的天气造成胶水流动性和对板材的渗透性都变差,必须调整和摸索新的涂胶工艺。
寒冬意味着春节的逼近,也就是全国普遍出现用工荒的时候。短时间内摸索新工艺,谈何容易!“不成功,便成仁”是大家一致的态度。累了,就地坐下;困了,躺在木皮上打盹片刻,以至于很多工人开始议论:“听说还是研究生呢!哪有干这样活的?!”
一周后,合适的工艺参数被找到,距离期限还有4天。
“也许我们的行动、选择、精神感动了工厂领导,厂方当时停掉一条生产线,并配备足够的工人协助我们。”30M3终于按时、保质地装上了开往美国的货船。2011年2月通过美国CARB测试并获得美国公司订单。
共赢凝“朝露”
走近中科八益新材料股份有限公司的厂房,绿色标识,豆粉的清香,干净整洁的地面,容器里盛着像露水一样清澈透亮的胶黏剂。
“我们希望她像清晨雾露一样干净,所以起名朝露,英文名字OZERO,又有零污染的意思。”朱锦的理念浓缩在这清透的名字上。
“如果我作为个人将技术转移,最多卖个100万元,但是通过材料所的平台,使得我和材料所之间都提升了。我非常看重平台,如果能在这里作出成绩,回国的价值就能体现,待遇上我觉得没有必要太在乎得失。”朱锦说。
“最初很怕失败,如一块烤肉在肉架上,还不时被翻一翻。做不成,影响我事小,对材料所和中科院的影响让我倍感压力。”朱锦的心声也是整个团队的心声。
2011年7月30日,中国林产工业协会在宁波组织召开了“大豆基无醛木材工业用胶黏剂”新产品鉴定会。鉴定专家一致认为,宁波中科八益新材料股份有限公司生产的大豆基无醛木材工业用胶黏剂技术先进,性能优良,达到了国际先进水平,市场前景良好。一位业内专家说:“甲醛污染是人造板的最大问题,我们多年来一直都在力图攻克,没想到中科院的专家一出手就解决了。”
中国林产工业协会副会长钱小喻在接受记者采访时说:目前我国木材胶黏剂主要以“三醛”胶为主,占整个木材加工行业用胶量的90%左右。在人造板生产中,采用天然生物基原料生产无醛胶替代醛类胶,能够保护广大消费者免受游离甲醛的侵害,符合“生态、环保、绿色”的家居潮流,是胶黏剂的发展方向。近年来,水基聚氨酯胶黏剂迅速发展,发达国家已部分取代甲醛类木材胶黏剂,但过高的生产成本使大多数木材加工厂望而却步。因此,应用新材料开发新型的醛类胶黏剂替代产品是市场关注的领域。
钱小喻认为:中科八益有眼力,通过民营企业与国有科研机构的深度结合,有效地会聚了创新资源和要素,突破创新主体间的壁垒,充分释放出彼此间“人才、资本、信息、技术”等创新要素活力,是“协同创新”的一个典范。
2011年9月10日,全国人大副委员长路甬祥视察中科八益,对生物基无醛胶黏剂科研项目的产业化成果给予了高度评价。他指出:中科八益要成为国内新型材料领域集研发生产销售服务于一体的排头兵,闯出一条有特色的企业科研项目产业化成功之路。
2010年,中国木材胶黏剂市场产值达450亿元,人造板产值超过4500亿元,人造板还支撑着家具、地板和门业,直接从业人数超过1000万人,整个产业链超过1.5万亿元。生产人造板最重要的是胶黏剂,但胶黏剂的市场并不在宁波。为此,中科八益在全国胶合板工业密集的山东、江苏、广西、河北、河南等地布置八个点,实行联盟制,在集散地注册新公司。
回国三年,一气呵成的技术转移让朱锦感慨:“技术一定要和实际企业产品直接相关,而企业要有自己的胸怀。”
徐益忠说:我们才刚刚开始,要走的路还很长,这份“功在当代,利在千秋”的事业需要更多优秀企业的支持与参与才能实现,共创才能成功,共创才能共赢,共赢就有共享!