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    曲折又激动人心的研发历程
    广州市最美员工曹民和他攻克特种工程塑料技术难关的故事
    发布日期:2019-09-06
     

    【人物小传】曹民:1977年生,中共党员、博士,20067月进入金发科技股份有限公司,长期从事特种工程塑料开发工作,现任公司特种工程塑料部部长,国家“863”计划项目首席科学家。主持申请发明专利136件,获得授权58件,为提高我国特种工程塑料产业水平,打破国外公司垄断做出了重要贡献。近年来荣获广东省专利优秀奖、中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖等多项技术奖励,和 “广东省特支计划科技创新领军人才” 、“广州产业发展与创新人才”、“广州科技创新南山奖”、“广州市最美员工”等称号。

     

    近些年来,随着5G通信等新技术的兴起,各类特种工程塑料的研发生产也成了市场关注的热点。作为全球高分子材料的领先企业,金发科技股份有限公司在已经发布的2018年年报中就指出:“报告期内,公司特种工程塑料持续进行技术和产品创新,优化设备工艺和提升制造水平,产品品质稳定,产品广泛应用于LED照明和显示、消费电子、汽车、家电以及厨卫等行业?,在原材料价格大幅提高的不利形势下产品成本得到了有效控制,产品实现销售9344.54 (集团总销售量),同比增长37.29%  相关报告显示,金发科技研发生产的耐高温尼龙已在国内特种工程塑料市场份额中居于第一,占比达20%,为公司带来丰厚的净利润。

    在金发科技股份有限公司,领衔耐高温尼龙等特种材料研发的正是公司特种工程塑料部部长曹民博士。最近,在市委宣传部等单位组织的2016--2018年度广州市“最美员工”评选中,曹民荣膺十大“最美员工”,也是当中唯一的民企员工代表。

    从零开始的研发

    如果把塑料种类比成一个金字塔,那么特种工程塑料就是这金字塔的顶端。因其耐高温、耐蠕变等优异性能,特种工程材料在航天航空、武器装备、高铁、电子电器领域得到广泛应用。据有关研究报告显示,我国特种工程塑料市场份额占全球约40%,产值超过500亿元,然而绝大部分品种均需进口,对外依存度超过90%,对我国高新技术产业的发展带来诸多不利影响。

    正是看到这一技术和市场形势,早在十几年前,一直主攻改性塑料生产的金发科技把特种工程塑料聚合产业化也列入重点发展方向,以向战略行业提供高性能关键材料。但当时公司对特种工程塑料的研发仍是空白。20067月,从中山大学高分子材料专业博士毕业的曹民加入了金发。此后不久,启动特种工程塑料研发和产业化的重担就落在了曹民的肩上。

    特种工程塑料聚合工艺复杂,实现产业化谈何容易!“一段曲折并且激动人心的开发历程开始了。”谈及当年走上这一研发之路,曹民感触尤深,“虽然公司的研发属于从零开始,但由于自己从本科到博士都是从事高分子聚合研究,当时对任务的困难并不害怕,反而因为能够把所学用于实践,有一种兴奋和动力。”

    当时,由于电子电器无铅焊接技术的广泛应用,对塑料材料的耐温性能要求提升,耐高温聚酰胺的需求旺盛,但国内没有这个材料。因此,曹民决定把耐高温聚酰胺作为实验突破口。聚酰胺的传统聚合工艺为熔融聚合,需在聚合物熔点以上反应。耐高温聚酰胺熔点超过310℃,实验开始时采用熔融聚合,反应温度达到340℃,发生大量副反应,树脂严重变色。曹民明白,必须另辟蹊径。通过查阅文献、研究聚合机理,他大胆提出采用固相悬浮聚合技术,主动将工艺和设备难度大幅提高。历经上百次的实验,2017年初,曹民终于得到了物性指标都合格的树脂,攻克了研发任务的第一个难关。

    产业化:国内首创的中试装置

    有了小试数据,曹民紧接着开启千吨级聚合中试开发。中试是聚合技术的关键,国内很多实验室成果因无法完成中试而夭折。该中试装置完全自主设计,为国内首创,包含着大量的开创性工作,每一台设备、每一条管道、每一个仪表,都经过他仔细的审核。经过一年的设计、建设、调试,到了投料试车的时候,曹民制定了详细的试车方案,从原料配比到工艺参数,再到操作规程,细化到每一个阀门的开关顺序。开始试车时产品不合格,相关工作遇到阻滞。虽然不断遇到困难,但由于小试实验的积累,对反应机理有清晰认识,曹民始终临危不乱,细心地调整配方和工艺,最终解决了产品结块的问题。投料试车为24小时连续运行,那段时间,他白天晚上都在车间,每天常常只休息几个小时。

    2个多月的紧张试车后,生产趋向稳定,产品性能达到甚至超过国外公司水平,产品价格却可降低30%2009年,该产品一经推向市场就供不应求,为金发科技开拓特种工程塑料市场打响了头炮。

    在一片荒地上建起万吨级生产基地

    随着产品市场的逐渐打开,曹民和团队的产业化开发又进入了新阶段——万吨级产业化装置开发。在耐高温聚酰胺材料生产中,国外知名企业如杜邦也是万吨级规模,达到万吨级生产规模就标志着公司的生产技术达到了世界级水平。

    为了实现这一宏大目标,金发科技决定在地处偏僻的珠海高栏开设生产基地,力争实现特种工程塑料万吨级的生产规模。产业化对制造成本、产品品质、工艺安全提出了更高的要求,曹民在中试装置上进行了大量的探索实验,为产业化提供详细的设计数据。经过三年的奋斗,他作为项目负责人,在一片荒地上建起了现代化的工厂,实现了中国特种工程塑料生产的重大突破。相关产品经专家鉴定达到国际先进水平,被评为国家重点新产品。

    为了配合产业化推广,曹民还主持制定了耐高温聚酰胺唯一的国家标准,有力地推动了行业发展,促进该材料研发、生产技术在国内的推广。

    冲击耐高温聚酰胺三年的研发和产业化过程,带给曹民的不仅是填补国内空白的重要成果,还使他从校园走出来后在曲折艰辛的一次次试验中培养和锻造了一种“工匠精神”。正是这份“工匠精神”使他在研发攻关的征途上不会停步。2009年,曹民带领团队又开启另一款新材料--热致液晶聚合物(TLCP)的研发。这项技术聚合温度更高,工艺更复杂,研发难度更大,国际上只有日本和美国可以生产。经过四年的艰苦攻关,终于成功实现产业化和规模销售,为金发科技带来新的利润增长点。

    在金发科技的优越平台上不断超越

    如今,曹民博士的核心团队成员已有30多人,其中大部分是博士或研究生,成为金发科技的研发支柱。作为金发科技特种工程塑料部和珠海生产基地负责人,曹民考虑更多的是研发团队的建设。“因为研发中需要大量创新,我对团队成员更多的是指明方向,而具体研发中对他们充分授权,并允许犯错。”有一次,为了做一个实验,公司光买设备就花了200多万,结果实验没有成功。但曹民并没指责研发人员,而是耐心地引导他们通过不断试验加深对关键技术的理解,后来终于实现了突破。正是在这种“允许试错”精神的熏陶和曹民的言传身教下,特种工程塑料研发团队迅速成长,目前已涌现 3名珠江科技新星、5名博士后、10余名高级工程师等后起之秀,为国家培养了一批特种工程塑料高水平研究人才。

    面对自己孜孜以求的专业技术和一路带领的团队,谈及荣获“最美员工”的感受,曹民在微信里给笔者的回复说:"我从小就立志当一名工程师,求学期间一直学习高分子专业,毕业后进入了金发科技。感谢金发科技给了我最好的研究和产业化平台,让我在特种工程塑料领域填补了一些国内空白,实现了自己当年的梦想。今后,我希望在这个优越的平台上,和团队继续共同努力,为缩小和国外特种工程塑料企业的差距不断超越,为中国特种工程塑料技术发展贡献我们的力量。

    (诸文)

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