全氟離子交換膜材料

1、山東東岳集團成功攻克氫燃料電池生產(chǎn)的重大瓶頸磺酸樹脂離子膜技術(shù)，中國由此成為 世界第二個擁有該項技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化能力的國家。2006年3月19日，“東岳”承擔(dān)的國家863計劃“全氟離子交換膜材料研究”課題，經(jīng)過3 年艱苦攻關(guān)，通過了專家驗收。項目負(fù)責(zé)人張永明與張恒，一個是上海交通大學(xué)的博士生導(dǎo) 師、業(yè)內(nèi)知名專家，一個只是自學(xué)成才的企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人?？墒窃趶堄烂餮壑?，缺了張恒， 離子膜項目不會成功。全氟磺酰單體的生產(chǎn)是全氟離子交換膜生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)。東岳集團神舟新材料有限公 司副總經(jīng)理高洪光說：“在這個全氟磺酰單體的生產(chǎn)過程中，張恒根據(jù)他多年的經(jīng)驗，以及 查閱大量的資料，自行設(shè)計、自行畫圖、安裝，

2、攻克了磺酰單體這個重要的設(shè)備，才使下面 我們有了高純的單體，做出了好的樹脂。如果說沒有這一步，那么離子膜的成功是不可能的。 因為國外只出售給中國全氟磺酸樹脂，不出售生產(chǎn)全氟磺酸樹脂的原料，所以沒有這個設(shè)備， 就沒有這個原料的生產(chǎn)，也就談不上全氟磺酸樹脂的生產(chǎn)成功?！睘榱寺葔A產(chǎn)業(yè)的“中國心”東岳全氟離子膜產(chǎn)業(yè)化歷程日期：2010-08-20中國是當(dāng)今世界氯堿產(chǎn)能第一大國，但全球第一的光環(huán)并不能掩飾中國氯堿人的一塊心 病。離子膜電解法是目前最先進的氯堿生產(chǎn)工藝，離子膜電解槽是氯堿工業(yè)的核心裝置， 而其中發(fā)揮關(guān)鍵作用的是安裝在電解槽上的全氟磺酸羧酸離子膜（簡稱全氟離子膜）。這張 薄如蟬翼的離子膜被認(rèn)

3、為是氯堿裝置的“心臟”。一直以來，全氟離子膜生產(chǎn)技術(shù)被美國和 日本壟斷，中國氯堿裝置安裝的只能是洋“心臟”。從“六五”時期起，我國一代代化工人 開始了漫長的離子膜國產(chǎn)化征程。全氟離子膜，這枚化學(xué)工業(yè)“皇冠上的明珠”，曾是共和國幾任化工部長、幾代化工人 未償?shù)馁碓浮Ｈx子膜，這張含金量極高的薄膜，曾經(jīng)阻滯了多少氯堿人自主自強、實現(xiàn)完全國 產(chǎn)化的腳步。直到2010年6月30日，一個民營科技化工企業(yè)一一山東東岳集團100%國產(chǎn)化的全 氟離子膜，在萬噸級氯堿裝置上一次通電成功。從此，中國氯堿行業(yè)終于有了 “中國心”！一次偶然的相遇開創(chuàng)了一段艱辛的探索東岳集團與離子膜結(jié)緣始于一個偶然。2003年，在杭

4、州的一次會議上，東岳集團總裁 劉傳奇作了一個報告，介紹了東岳集團聚四氟乙烯產(chǎn)品的發(fā)展情況。當(dāng)時中國聚四氟乙烯還 徘徊在低檔次、小規(guī)模水平，能大規(guī)模涉足的企業(yè)并不多。聽著劉傳奇的報告，有一個人心 潮澎湃，他就是當(dāng)時上海交通大學(xué)化工學(xué)院張永明博士，如今的上海交通大學(xué)教授和東岳集 團離子膜項目首席專家。當(dāng)時張永明正在從事全氟離子膜研究，東岳集團要做的聚四氟乙烯 的單體四氟乙烯也正好是離子膜的關(guān)鍵原料之一。并且張永明覺得劉傳奇“這個山東人講話 很實在，擲地有聲”，而且東岳集團還有一位退伍軍人一一張建宏任董事長，合作干一番事 業(yè)的念頭已然在胸中升起。2003年7月12日，張永明懷著試試看的心情給劉傳奇打

5、電話，談了自己想與東岳集 團合作搞離子膜研發(fā)的想法。沒料到第二天，東岳集團的劉傳奇總裁和張恒副總裁就代表公 司來到了上海，邀請張永明去東岳集團進行離子膜產(chǎn)業(yè)化工作。張永明提出了幾個去東岳的 前提條件，包括為其準(zhǔn)備實驗室和實驗條件等。當(dāng)時東岳的科研基礎(chǔ)條件比較艱苦，張永明 認(rèn)為要達(dá)到他提出的實驗要求，東岳怎么也得準(zhǔn)備幾個月。再次出乎意料，東岳在一星期內(nèi) 打電話來，說籌建好了他要求的實驗室。張永明半信半疑地第一次來到東岳。當(dāng)他看到東岳 為他創(chuàng)造的科研條件，特別是感受到張建宏那種愛才惜才的熱情時，心里便認(rèn)定要在東岳把 離子膜的產(chǎn)業(yè)化進行到底。說起兩人的第一次會面，張永明教授記憶猶新：“董事長給我的見

6、面禮很大，一個是讓 我享受國家的部長生活待遇。再一個是給我三定大權(quán)：項目研發(fā)用什么樣的人、安排什 么工作崗位、給予什么樣的工資待遇，完全由我決定。” 2003年8月，張永明在第一次接觸 劉傳奇短短的20多天后，便滿懷激情地來到了東岳投身離子膜事業(yè)。有了這個一拍即合的開始，接下來的路怎么走？為了爭取國家方面的支持，2003年底， 張建宏、張永明、張恒等赴京參加科技部的專家項目論證會。也正是在這次會議上，張建宏 進一步了解了離子膜項目科技攻關(guān)的難度之大、意義之重。上世紀(jì)八九十年代，我國也曾嘗 試引進國外技術(shù)，但遭到斷然拒絕。外國公司看家的本領(lǐng)怎能輕易轉(zhuǎn)讓給中國？自己攻克難 關(guān)，成為中國人唯一的選擇

7、。當(dāng)時，這個項目已經(jīng)由國家組織了 “六五”、“七五”兩個5 年重大科技攻關(guān)計劃，由于技術(shù)和工程難度實在太大，一直沒能成功產(chǎn)業(yè)化。會上，很多專 家善意提醒張建宏放棄，不要冒這個險。因為“一個民營企業(yè)想攻下離子膜項目，簡直比登 天還難”。一時間，外界也出現(xiàn)了眾多質(zhì)疑的聲音。有人說這是東岳打著科技創(chuàng)新旗號的一次自 我炒作。質(zhì)疑，東岳的當(dāng)家人張建宏和劉傳奇并非第一次遇到。他們的幾次重大決策，幾乎 都飽受爭議。1998年，當(dāng)他們與清華大學(xué)合作，開發(fā)環(huán)保型制冷劑時，被人稱為“老鄉(xiāng)結(jié) 皇親”，但事實證明，他們的決策是正確而超前的。由于搶先一步，東岳成為全球最大的環(huán) 保制冷劑生產(chǎn)企業(yè)。2000年，東岳決定要上

8、3000噸/年“塑料王”聚四氟乙烯項目時， 有人竟說“東岳要建3000噸的聚四氟乙烯，我還要造原子彈呢”。但2002年4月，經(jīng)過僅 僅11個月的建設(shè)，東岳3000噸/年聚四氟乙烯裝置投產(chǎn)了。第二年，東岳就把產(chǎn)能規(guī)模擴 大到了 6000噸/年。張建宏欣慰地說：“我們一舉走了中國聚四氟乙烯過去50年的路?！闭怯辛酥懊看螞Q策的底氣，這次張建宏認(rèn)準(zhǔn)了全氟離子膜項目。因為一方面全氟 離子膜是四氟乙烯的下游高端產(chǎn)品，符合東岳延伸產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)高附加值的發(fā)展思路；另一方 面中國是氯堿生產(chǎn)第一大國，其核心材料全氟離子膜掌控在外國人手里是可怕的，中國市場 迫切需要國產(chǎn)的離子膜?！耙虼穗x子膜是個好東西，一定要做。

9、”盡管飽受質(zhì)疑，但事情還是有了轉(zhuǎn)機。由于離子膜項目事關(guān)中國氯堿產(chǎn)業(yè)的自主性， 所以為了明確全氟離子膜項目的可行性，科技部專門派人到東岳進行現(xiàn)場考察，當(dāng)他們看到 東岳已經(jīng)取得的成果和科技人員的艱苦攻關(guān)時，還是對這個項目給予了肯定。2004年1月， 這一項目成為緊急啟動的國家“863”重大項目。東岳集團全氟離子膜項目正式上路了一段艱辛的探索換取了一個難忘的時刻全氟離子膜從一塊普通的螢石開始，到能夠滿足氯堿生產(chǎn)選擇性要求，中間要經(jīng)歷氫 氟酸、四氟乙烯、全氟磺酸單體和樹脂、全氟羧酸單體和樹脂，再到全氟離子膜的過程，這 需要進行幾十步的復(fù)雜反應(yīng)和分離過程。張永明說：“全氟離子膜的生產(chǎn)設(shè)備擺起來有幾千 米

10、長?！备咦院辏本┐髮W(xué)化學(xué)專業(yè)的博士后，5年前從北京來到東岳離子膜項目組做研究工 作。她只是東岳離子膜項目上百人研發(fā)團隊中的一員。當(dāng)記者問起她的研發(fā)經(jīng)歷，她沒有驚 人之語，只說自己年復(fù)一年、日復(fù)一日總是在一遍遍摸索實驗條件，一次次改變反應(yīng)路徑， 一點點提高產(chǎn)物收率。她早已記不清自己做了多少次嘗試，記不得實驗失敗了多少回。以至 于最后的成功在她看來就是“水到渠成的事”?！耙驗槲覀兩习偃说目蒲袌F隊的探索，早已摸 清了復(fù)雜反應(yīng)的每一個環(huán)節(jié)。”張永明數(shù)不清自己在實驗室度過了多少個不眠之夜，自己遇到了多少棘手的難題。他 感到自己時常會遇到一個個難以邁過去的坎兒，自己總是在黑暗中摸索、時常碰壁。他每每 帶

11、著負(fù)疚的心情去見張建宏，張建宏總是安慰他說：“做成了算你的，做不成算東岳的?！睆埥ê臧褖毫埖搅俗约荷砩希窍胱尶蒲袌F隊放下思想包袱。他自己承受的壓力無 疑是巨大的，難怪他說：“有幾次我也不想干了，感到特別孤立無援，找不到出路，很痛苦?！?在全氟離子膜關(guān)鍵材料羧酸樹脂試車時進展很不順利，頭三批料都沒有成功。一天晚上，在 試車現(xiàn)場的車間里，員工們看見張建宏在墻角一直用力地踢墻壁，可想而知他的壓力有多大。 張建宏坦言，在離子膜研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化過程中，自己每天就像走在鋼絲上。在一次次的探索中，東岳離子膜研發(fā)的環(huán)境也有改善。2005年9月8日，山東省人民 政府召開東岳集團離子膜項目產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)場辦公會，離子膜

12、項目被列為舉全省之力支持的山東 省高新技術(shù)一號工程；2006年3月19日，東岳離子膜研究項目順利通過國家“863計劃” 驗收；2006年12月18日，全氟離子膜工程技術(shù)研究被列為國家“十一五”科技支撐計劃 重大項目。胡錦濤、溫家寶、李克強、李源潮等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人先后視察東岳，對東岳自主 創(chuàng)新特別是離子膜研發(fā)給予充分肯定。2009年9月22日，是值得東岳人銘記的日子。這一天凌晨2點，1.35 米 X 2.65米工 業(yè)規(guī)格的全氟離子膜在東岳集團成功下線。當(dāng)看見離子膜緩緩走下生產(chǎn)線時，東岳人眼里充 滿了喜悅的淚水。這時候，所有的科研人員體力已經(jīng)完全透支。張永明更是由于長時間的科 研工作，眼睛已經(jīng)看不

13、清東西，當(dāng)產(chǎn)品成功下線時，他已經(jīng)暈倒在地。一個難忘的時刻成就了一樁偉大的事業(yè)離子膜下線后，東岳集團對產(chǎn)品的性能進行了全面檢測分析，同時為大規(guī)模工業(yè)化應(yīng) 用作準(zhǔn)備。張永明說：“2009年9月22日之后，我們在工程化、標(biāo)準(zhǔn)化過程中又解決了 48 個難題，其中主要是設(shè)備難題。由于中國設(shè)備制造水平有限，有的這兒不合適，有的那兒不 合適，所以我們一直在改造?！碑?dāng)然，國產(chǎn)離子膜最關(guān)鍵的還是要在氯堿工業(yè)裝置上獲得應(yīng)用。2010年5月，同樣經(jīng) 過艱苦努力將離子膜電解槽成功國產(chǎn)化的藍(lán)星（北京）化工機械有限公司，同意在其設(shè)在中 化集團滄州大化黃驊氯堿公司5000噸級的實驗裝置上試用東岳離子膜，做了 “第一個吃螃

14、蟹”的人。當(dāng)時在黃驊氯堿公司現(xiàn)場5000噸級裝置上主持試驗工作的藍(lán)星（北京）化機公司服務(wù) 總監(jiān)蘇克勤心里也是犯嘀咕的：此前20多年，曾有科研機構(gòu)和企業(yè)為此做過不懈努力，但 由于諸多原因未能工業(yè)化。這次東岳做出來的離子膜，真的就能成？蘇克勤坦言，為了防止 發(fā)生意外，確保實驗裝置和整個廠區(qū)的安全，他們做好了最壞的打算和最周全的預(yù)案。2010年5月14日，黃驊氯堿廠采用東岳離子膜的氯堿生產(chǎn)裝置正式開車。開車的結(jié) 果，大大出乎所有人的意料。東岳離子膜在黃驊氯堿公司實驗裝置上一次通電成功，并且生 產(chǎn)出合格的工業(yè)產(chǎn)品。從運行的結(jié)果來看，東岳離子膜與某外國公司的同類型離子膜性能相 當(dāng)。蘇克勤長長地松了一口氣，他說：“開車成功的那一刻，先前的擔(dān)心被巨大的開心和喜 悅?cè)〈?/p>