近日，南京工業(yè)大學生物與制藥工程學院郭凱教授團隊的發(fā)明專利“一種植物油多元醇及其制備方法與應用”獲第二十五屆中國專利獎金獎。該項目創(chuàng)新植物油多元醇結(jié)構(gòu)，開發(fā)了高效制備植物油多元醇制造工藝，生產(chǎn)出生物基聚氨酯新材料，并實現(xiàn)萬噸級規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
聚氨酯由多元醇和異氰酸酯聚合而得，其原料對石化資源依賴重，部分高端產(chǎn)品進口依存度高，被國外企業(yè)把持，產(chǎn)品價格居高不下。“開發(fā)生物基聚氨酯及單體料多元醇可對石化產(chǎn)品形成補充，且高效固碳。”郭凱介紹道。然而，生物基聚氨酯全產(chǎn)業(yè)鏈面臨著嚴重挑戰(zhàn)，尤其是高性能單體料植物油多元醇產(chǎn)品存在空白，市場現(xiàn)有的多元醇產(chǎn)品難以滿足高端應用需求且成本高。與此同時，高效制造植物油多元醇的技術(shù)及裝備匱乏，傳統(tǒng)的釜式反應難以實現(xiàn)高效生產(chǎn)。
為此，郭凱團隊以植物油為原料，經(jīng)官能團衍生活化開發(fā)植物油多元醇系列產(chǎn)品。團隊成員、該校生物與制藥工程學院副院長方正教授介紹說，在此過程中，團隊采用微化工及過程放大技術(shù)，在溫和條件及較短反應時間內(nèi)即能完成相關(guān)反應過程，且反應選擇性顯著提高，使設計的結(jié)構(gòu)能夠精準構(gòu)建，而傳統(tǒng)釜式反應則無法精確完成此反應過程。
方正把這種反應技術(shù)形象地比喻成“涮羊肉”：“就像烤羊肉、燉羊肉需要較長時間，且里外受熱不均，而將羊肉切成薄片來涮則時間會大大縮短，加熱非常均勻。植物油轉(zhuǎn)化成生物基聚氨酯單體過程對反應均一性、過程可控性及綠色化程度要求較高，這種‘涮羊肉式’的微化工反應方式解決了傳統(tǒng)反應面臨的技術(shù)難題。”
此外，團隊還通過流場結(jié)構(gòu)設計，實現(xiàn)邊界尺度有效外擴，完成單通道萬噸產(chǎn)能，結(jié)合可控聚合技術(shù)，實現(xiàn)系列生物基聚氨酯材料開發(fā)及多場景下游的應用。項目合作單位采用該技術(shù)建成了年產(chǎn)量達5萬噸的生物基聚氨酯多元醇生產(chǎn)線，覆蓋15萬噸生物基聚氨酯產(chǎn)品，廣泛應用于隧道建設、工程防腐、建材膠粘、電子灌封、家居醫(yī)護等領域。
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