孫賓，教授，材料學(xué)博士，美國(guó)阿克隆大學(xué)博士后，教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化功能材料的設(shè)計(jì)構(gòu)筑及其纖維成型”成員，上海市優(yōu)秀技術(shù)帶頭人。長(zhǎng)期致力于成纖用有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能材料及其改性熱塑性高分子纖維（占化纖總量80%以上）的研究和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)轉(zhuǎn)移，在成纖用功能納米材料表面設(shè)計(jì)、合成及其在高分子材料改性和纖維/薄膜成型加工應(yīng)用方面取得一定研究成果，作為團(tuán)隊(duì)骨干，榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)。
從上游的原料開發(fā)、聚合物的合成和纖維的加工，中游的紗線制造和印染加工，再到下游的面料開發(fā)、服裝生產(chǎn)、品牌營(yíng)銷，紡織服裝產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)細(xì)分環(huán)節(jié)在整個(gè)紡織工業(yè)中都有著重要的驅(qū)動(dòng)力，直接或間接地影響一方經(jīng)濟(jì)、科技和環(huán)境的迭代發(fā)展與建設(shè)。近日，記者來(lái)到位于紹興市柯橋區(qū)科技園的惠群新材料科技有限公司，就“鈦系催化劑在聚酯產(chǎn)業(yè)中的研發(fā)應(yīng)用與推廣”對(duì)東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授孫賓進(jìn)行了專訪。
聚酯生產(chǎn)催化劑“銻換鈦”的必要性
聚酯，是指由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物的總稱。在其生產(chǎn)過(guò)程中，催化劑加入到乙二醇中可以合成聚酯原料，再往乙二醇中加入另一種原料就能合成生產(chǎn)所需的樹脂，此時(shí)，小分子經(jīng)聚合后變成了高分子，再通過(guò)紡絲加工就能形成短/長(zhǎng)纖，最終應(yīng)用于面料之中。
從催化劑的元素特性來(lái)看，銻系催化劑具有一定致癌性。在高溫條件下，銻會(huì)發(fā)生遷移，從人們?nèi)粘Ｊ褂玫臏炀]衣物、飲料瓶和包裝膜之中遷移出，從而對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境造成威脅。因此，GBT18885規(guī)定：每公斤面料中銻的溶出量不能超過(guò)30毫克，而未來(lái)的產(chǎn)業(yè)共識(shí)則是逐步取締銻系催化劑，目前，化纖行業(yè)協(xié)會(huì)已主持通過(guò)了無(wú)銻聚酯樹脂、纖維的系列檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，要求每公斤無(wú)銻滌綸面料中銻的含量不能超過(guò)10毫克，該系列標(biāo)準(zhǔn)目前已進(jìn)入報(bào)批階段。
事實(shí)上，早在2010年，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)界和科研界就已經(jīng)形成較強(qiáng)的“銻換鈦”的意識(shí)，但受制于技術(shù)和資金等因素，當(dāng)時(shí)的聚酯生產(chǎn)商并沒有太強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，近年來(lái)，隨著國(guó)家相關(guān)政策的普及推廣，廠商和行業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)綠色生態(tài)和環(huán)境保護(hù)日益重視，各方逐漸形成了“銻換鈦”的共識(shí)。然而，目前國(guó)內(nèi)聚酯廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品和國(guó)外相比存在一定差距，而每年的聚酯產(chǎn)能卻有5000-6000萬(wàn)噸，許多高品質(zhì)的鈦系催化劑仍舊掌握在美國(guó)杜邦、德國(guó)阿考迪斯、日本帝人等公司手中，為避免在關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)材料上受制于人，孫賓教授表示，希望國(guó)內(nèi)的聚酯材料生產(chǎn)商能跟具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鈦系催化劑協(xié)同，推進(jìn)其生產(chǎn)線應(yīng)用，這樣才能保證日后國(guó)內(nèi)鈦系催化劑的自主供應(yīng)。誠(chéng)然，鈦系催化劑具有安全環(huán)保、綠色節(jié)能、高活性等特性，但由于其在聚合反應(yīng)中的熱降解速率是銻的2倍左右，會(huì)使最終成品看上去偏黃，給產(chǎn)品品質(zhì)帶來(lái)一定影響，并給生產(chǎn)線應(yīng)用帶來(lái)影響，特別是產(chǎn)能超十萬(wàn)噸的大容量熔體直紡聚酯生產(chǎn)線上的應(yīng)用更是如此，因此，孫教授認(rèn)為，“鈦系催化劑的普及應(yīng)用，仍有較大的技術(shù)難題需要攻克，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同攻關(guān)”。
眾所周知，滌綸衣物染色的高溫環(huán)境會(huì)使銻析出，在印染污水排放時(shí)，會(huì)給水體帶來(lái)一定污染。從產(chǎn)業(yè)地域來(lái)看，紹興集聚了國(guó)內(nèi)大量的紡織印染廠家，數(shù)據(jù)顯示，2020年紹興紡織印染產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到500億，占全國(guó)紡織印染產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的近36%，催化劑的銻換鈦對(duì)紹興當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)來(lái)講同樣勢(shì)在必行。
企業(yè)家和民眾意識(shí)的覺醒將推動(dòng)聚酯產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新
聚酯合成過(guò)程中的酯化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生水，造成催化劑水解，進(jìn)而影響加入催化劑的活性和效能，所以大部分鈦系催化劑是在酯化結(jié)束后的預(yù)縮聚階段加入。源自東華大學(xué)的雜化鈦催化劑（DH-HyTi catalysis）因其耐水解的特性可在酯化前或酯化階段加入，更好地發(fā)揮酯化催化作用，進(jìn)而提升酯化效率，在降溫節(jié)能、生產(chǎn)效率提高和特種聚酯的生產(chǎn)方面極具開發(fā)價(jià)值。故而，鈦系催化劑的高活性所帶來(lái)的聚酯生產(chǎn)效率的大幅提高未來(lái)也有待進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。據(jù)此，孫教授認(rèn)為，“鈦系催化劑的應(yīng)用在推動(dòng)聚酯產(chǎn)業(yè)鏈綠色化的同時(shí)，還會(huì)帶來(lái)技術(shù)的革新”。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)的聚酯生產(chǎn)商來(lái)講，需要解決的技術(shù)難點(diǎn)在于如何利用現(xiàn)有的適合于乙二醇銻催化劑基的聚酯生產(chǎn)裝置及工藝、纖維加工工藝，同時(shí)保證金屬催化劑的活性和高效，孫教授表示，聚酯裝備設(shè)計(jì)方可提前進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局，按照鈦系催化劑的技術(shù)特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)聚酯生產(chǎn)成套裝備，這樣才能充分發(fā)揮鈦系催化劑的優(yōu)點(diǎn)，協(xié)同引領(lǐng)聚酯行業(yè)的綠色低碳發(fā)展。綜上，孫教授認(rèn)為，鈦系催化劑的逐步推廣和應(yīng)用有四方面的要素不可或缺：第一，國(guó)際產(chǎn)業(yè)界的倒逼；第二，催化劑制造和使用成本降低，即規(guī)模效應(yīng)的形成；第三，產(chǎn)業(yè)界企業(yè)家意識(shí)的覺醒；第四，國(guó)家層面的政策推動(dòng)。
惠群新材料——高新技術(shù)產(chǎn)品化、商品化的孵化器 技術(shù)轉(zhuǎn)移的橋梁
問：請(qǐng)孫教授簡(jiǎn)要描述一下惠群新材料科技有限公司的定位和發(fā)展戰(zhàn)略
孫賓：
早年我在美國(guó)做訪問學(xué)者時(shí)發(fā)現(xiàn)，美國(guó)的企業(yè)會(huì)委托高校的教授做原創(chuàng)性的研究，且企業(yè)有專業(yè)的工程化技術(shù)團(tuán)隊(duì)和中試平臺(tái)可以將實(shí)驗(yàn)室的高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)化的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)檢驗(yàn)之后就能投入大規(guī)模的生產(chǎn)，產(chǎn)生大量的原創(chuàng)新高新技術(shù)產(chǎn)品，這也是美國(guó)的技術(shù)比較領(lǐng)先的原因之一。
從國(guó)內(nèi)來(lái)看，雖然每年高校也會(huì)有很多技術(shù)成果產(chǎn)生，但是由于缺少與之相匹配的工程化技術(shù)團(tuán)隊(duì)和中試平臺(tái)，對(duì)技術(shù)最終走向市場(chǎng)會(huì)帶來(lái)一定限制。因此，惠群新材料的定位是希望通過(guò)企業(yè)和高校的對(duì)接，將其打造成一個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)品化和商品化的孵化器，一個(gè)融接實(shí)驗(yàn)室成果和高技術(shù)產(chǎn)品/商品的橋梁，實(shí)現(xiàn)從“0-1”的突破，進(jìn)而形成協(xié)同創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推動(dòng)紡織產(chǎn)業(yè)鏈上下游的發(fā)展創(chuàng)新。例如，我今天講到的鈦系催化劑，惠群已經(jīng)有了一定的技術(shù)成果，已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)和供應(yīng)，目前也在上下游的企業(yè)得到了試驗(yàn)和應(yīng)用。
惠群新材料目前研發(fā)出的DH-HyTi鈦系催化劑、無(wú)銻聚酯切片和紗
自下而上的需求傳導(dǎo)將影響產(chǎn)業(yè)的最終變革
問：孫教授認(rèn)為，鈦系催化劑在紡城企業(yè)中的推廣應(yīng)用需要具備哪些條件？
孫賓：
首先我認(rèn)為，中國(guó)輕紡城是外貿(mào)導(dǎo)向型的紡織集聚區(qū)，也是纖維綠色化、功能化的集聚區(qū)，每年有大量的紡織品從這里走向世界，在“杭紹甬”一體化戰(zhàn)略的推動(dòng)下，這里科技成果轉(zhuǎn)化的氛圍、政府的服務(wù)意識(shí)、對(duì)人才的支持在全國(guó)范圍內(nèi)來(lái)講都是比較全面的，這一點(diǎn)我當(dāng)時(shí)在推動(dòng)惠群新材料這個(gè)項(xiàng)目落地時(shí)就有所體會(huì)。
其次，對(duì)于鈦系催化劑在輕紡城企業(yè)中的推廣，我認(rèn)為最重要的一點(diǎn)是下游的面料商要有品牌轉(zhuǎn)型的意識(shí)，也就是技術(shù)團(tuán)隊(duì)根據(jù)面料企業(yè)的需求，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況定制一套個(gè)性化的技術(shù)升級(jí)方案，從而自下而上地給整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)改變。我們?cè)谕茝V這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，也渴望有更多品牌商加入，和我們一起共同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革。拿具體的面料來(lái)說(shuō)，除了銻換鈦帶來(lái)的綠色健康外，在纖維原料生產(chǎn)過(guò)程中加入有機(jī)無(wú)機(jī)雜化功能材料可賦予纖維抗菌、抗病毒、阻燃、消光等特性，從而提升面料的功能性，增加產(chǎn)品的附加值，那么現(xiàn)在東華大學(xué)的紹興創(chuàng)新研究院就提供了新材料功能母粒的研發(fā)平臺(tái)，可以為有需求的面料企業(yè)提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。
古希臘數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家阿基米德曾說(shuō)，“給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬起整個(gè)地球”。同樣，“鈦系催化劑，不僅僅是無(wú)銻”。她的推廣應(yīng)用，不僅僅是化學(xué)元素的簡(jiǎn)單替換，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品的綠色化、“卡脖子”先端材料的自主化、能源的節(jié)省和生產(chǎn)的增效等產(chǎn)業(yè)的變革，這背后需要民眾意識(shí)的覺醒，政府政策的支持，資本的介入，才能最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)的變革，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的良性和循環(huán)發(fā)展。
（文/圖 唐宇昕 統(tǒng)籌/孫怡芳）
