破解合成革水性化“死链” 抢占科研创新高地

　　——丽水鑫科生态合成革研究院合成革水性化创新发展之路

　　一直以来,以无毒、生态、环保著称的用水性树脂加工制造合成革,在我国首先提出并实施油改水的推广。然而,从2003年到2022年的二十年中,水性革的推广全行业还不到10%。

　　是什么原因导致水性合成革的成长困难重重迟迟不前?丽水鑫科生态合成革研究院谢院长回答记者,“是技术,合成革水性化的死链在于技术需不断进行突破”。

　　谢院长说,合成革工艺通常有三个工艺组成,即合成革干法艺、湿法工艺和后整饰工艺。第一个十年,人们只是对水性干法工艺和后整饰工艺进行了推广应用。进入第二个十年即2012年以后,增长速度缓慢下来了,原因就是水性合成革湿法工艺无人问津,相关技术没有突破。

　　合成革湿法工艺的缺失就象飞鸟少了半个翅膀,很难正常飞行。因此,谢院长带领的丽水鑫科生态合成革研究院2012年获批后,首先开始着手水性湿法贝斯工艺研究。2014年,在省科技厅及相关企业的配合下,投入上千万元经费研究,第一阶段的研究终于有了突破,即采用专用设备能生产出水性湿法贝斯。这一成果当时轰动了全行业,国家工信部、环保部、轻工联合会等部级单位及相关领导,都到现场参加水性湿法贝斯开机仪并表示热烈祝贺。

　　但这项研究只是初级研究,或者说仅完成了不到一半,因为整个生产工艺必须在专用生产线上完成,这就意味着推广这项技术必须要全行业全部更新生产线。所以,技术尽管先进,但无法全面推广。因此,全行业对合成革水性化产生了怀疑。2017年,合成革贝斯水性干、湿法工艺研究列入工信部发展指南,尽管有力地推动了合成革水性化的发展,但大部分仍停留在干式贝斯,湿法贝斯研究依然很少。

　　为此,鑫科生态合成革研究院继续充当着这个领域研究的主力军,着手对不需要设备重大改造的水性湿法工艺进行深入研究。

　　工夫不负有心人。2019年,以丽水鑫科生态合成革研究院、安徽大学、陕西科技大学为研究团队的“基于水浴絮凝原理水性湿法贝斯制造工艺及产业化”研究全面完成并通过了部级鉴定,结论为国际先进。

　　然而,这样一个打破行业内重大技术瓶茎的，重大项目,这样一个受到部级专家鉴定并高度肯定的项目,却并没有让谢镇铭院长同一般人那样欢呼雀跃高兴起来,反而陷入了深深的深思和忧虑之中。

　　因为,合成革湿法工艺,使用树脂的量是，的,占合成革树脂用量的80%以上。而合成革水性湿法工艺,对水性树脂的要求极为苛刻,即水性树脂必须要有足够强的物性才能适应湿法工艺,要求水性树脂的分子量要做得足够大才行。而要达到这个要求,水性树脂的合成必须要用丙酮法工艺,会用到丙酮溶剂。

　　这里,又有二个致关重要的问题摆在面前:一是丙酮法工艺使用丙酮量大,如何解决丙酮的回收利用是关键。国内一般中小型水性树脂企业,对溶剂几乎是没有回收利用的,要么水性树脂不脱溶,要么脱溶不回收,或者由于回收浓度、纯度不高而不利用,通常作为废水偷排倒掉。这种新的污染问题不通过科技手段解决,就完全违背了推广水性树脂的初衷;二是假如全面推广脱溶回收,在当前水性树脂的合成工艺下,则必须要对丙酮精馏才能利用。但作为精细化工的水性树脂企业,精馏溶剂不仅安全管理跟不上,安监部门也批不了,即水性树脂企业要以危化品生产企业报批。如果树脂生产企业门槛很高,全行业没有一大批树脂企业介入,合成革水性化同样实现不了。

　　所以尽管行业内，的制造技术瓶茎被打破,水性湿法工艺仍不能全面推广。谢院长的压力倍感增加。

　　如何做到水性树脂性能有保障,丙酮还可回收并做到不经精馏就能回用,这是摆在谢镇铭面前的又一重大技术挑战,或者说是合成革水性化的终极挑战。这里必须同时解决三个问题;一是回收丙酮中有水份,要研究出一种工艺,在含有一定水份的情况下,使树脂合成保持设计方向进行;二是通过树脂生产工艺调整和制革应用技术研究,能将产出的水性树脂达到湿法制造的工艺性能要求和合成革合格产品的性能要求;三是如何提高或稳定提高溶剂回收率和回收纯度问题。前面二个问题,是树脂合成技术问题和制革制造工艺上的问题,后一个是水性树脂合成装备上研究的问题。

　　挑战这样一个全新的、横跨三个不同领域技术的重大项目,难度真的不知有多大,不仅包括技术上的,还有财力上的,更有行政法规上的。研究院为了把“溶剂可循环使用水性树脂工艺及装备研究”项目坚持做下来,同生态环境部环境标准所、中国环境科学院、安徽大学、陕西科技大学又一次联合起来进行合作攻关、研究。可就是这样阵型的研发团队,还被怀疑项目的可行性?

　　溶剂中带水的情况下树脂的合成研究和相应的应用技术研究确实很难,难到一般专家所不能理解。但这并不能难倒谢院长带领的研发团队,因为这类研究可行性有理论支持,可以通过实验室不断试验加以突破。自2019年后,谢院长及其团队,几乎平均每天要做一个树脂合成试验和相关应用试验,当然对谢院长来说许多情况下,只能利用下班时间做实验,因此几乎每晚做到十二点钟前后才能上床休息。

　　但溶剂回收的生产装备研究无法参考实验室,因为实验室无法精确收集回收率数据,或者根本无法经真空脱溶后收集到溶剂。所以提高脱溶回收率、提高回收溶剂纯度,只能在大生产上完成,这是硬砸钱的地方。还有,设计安装一套高收率回收装置,几乎没有先例可参照,只能自己设计、自己指导安装。好在谢院长在国内第一个完成年产五万吨水性树脂项目研究,所以进行树脂生产装备设计、回收装备设计及指导设备安装难度并不大。同时,水性树脂丙酮回收是全球普遍采用的工艺,由于大生产采用的是低温相对高真空工艺,安全性可完全得到保障,所以直接上大生产设备研究、探索回收装置的使用性并作不断改良,不存在安全上的问题和实践中的疑难问题。

　　溶剂可循环使用水性树脂装备研究从本质上来讲,仅是对传统脱溶回收装置进行工艺调整、设备改进调整,而设备的调整是以提高回收率和回收纯度为出发点的。在实际研究中,提出了三级冷凝和无限循环回收减少尾气排放的理论,这是安全脱溶回收溶剂的升级版,为此该院付出的设备改造投入也是相当可观的。

　　当然,整个项目的核心是溶剂的循环利用,只有做到了循环利用,才能摆脱溶剂的精馏难题,才能将水性树脂生产企业从危化品生产企业种类中摆脱出来,才能有利于水性树脂生产企业发展,有利于推动相关下游企业的清洁生产,实现真正发展环保产业。

　　目前,溶剂可循环使用水性树脂生产工艺及装备研究项目还在进行中。但可以肯定告诉人们的是;这个项目已获成功了。由谢院长带领的研发团队,用溶剂循环工艺,已大机生产出不仅能用于合成革湿法贝斯的水性树脂,更能用于浸胶手套上的高性能树脂,用此工艺生产的产品,几乎可以覆盖整个水性树脂应用领域。目前研究院自行研究改造的回收装置,溶剂回收率可稳定在85%以上,溶剂纯度确保在90%以上,完全可实现回收溶剂不经精馏直接使用的项目设计要求,一条崭新的国内首台套水性树脂生产线已完整呈现在世人面前。

　　此时谢镇铭已是近六十岁的人了。当问他这辈子累不累?他毫不犹豫说“累!”,问他这样做值不值?他毫不犹豫说“值!”。

　　也许这条路一路走来,对谢镇铭来说真是太难太难了,付出的太多太多了。或许“溶剂可循环使用水性树脂工艺及装备研究”项目通过验收后,或许他看到由他第一个提出合成革水性化并已全面推开时,再问他这个问题,他会坚定说:这样的科研路,还会坚持继续走!

　　谢镇铭科研团队不断破解合成革水性化“死链”,用技术的力量引领着高能耗、高污染、高安全风险的传统“三高”合成革产业走上了一条清洁、环保、安全的生态合成革发展之路。笔者对谢镇铭科研团队也产生由衷的敬佩之情。(罗雪斌)