“微流場反應技術規模化工程應用是國際共性難題,因為傳統微通道反應尺度在百微米級別,一旦尺度擴大則會導致複雜有機化學反應體系微流場效應喪失,但是我們的研究成果已能在釐米尺度下保持微流場效應”,談及 2017年國家技術發明二等獎項目“基於微流場反應技術的生物基無毒增塑劑及其衍生物連續綠色製造”時,項目主持人、南京工業大學生物與制藥工程學院院長郭凱授介紹道。
眾所週知,塑膠製品與我們的生活息息相關,而塑膠製品的生産離不開增塑劑。增塑劑能改變塑膠又硬又脆的特性,使其具有柔韌性,便於製品彎曲成型等。據介紹,由於技術和成本的原因,現在市場上很多塑膠製品使用了含有毒性的傳統增塑劑,而美國FDA和歐盟認證的兩類無毒增塑劑檸檬酸酯類及環氧植物油類産品尚未在國內大範圍使用,其原因是較多生産企業技術水準較低導致産品品質低及生産安全存在隱患等。“我們革新了傳統釜式生産模式,在生物基無毒增塑劑生産中採用了微流場管路式反應器,通過構建合適流場結構,保持微流場效應同時,拓展尺度至釐米級別,實現連續化安全生産且産品品質顯著提高,有效地解決工程化問題。”研究團隊骨幹方正副教授介紹道,“百微米尺度的傳統微通道反應器每年只能生産百公斤至噸級增塑劑,難以滿足生産及市場需求,而釐米級管徑的反應器每年能生産萬噸。”
郭凱教授課題組經過多年技術攻關突破了尺度放大與尺度效應難以同步、多單元系統集成困難、高效工程裝備缺失等技術瓶頸後,在江蘇雷蒙化工科技有限公司、江蘇向陽科技有限公司及張家港市飛航科技有限公司實現了基於微流場反應技術的高品質增塑劑(檸檬酸酯産品、環氧脂肪酸甲酯産品)及增塑劑下游産品(生物基聚氨酯硬泡多元醇産品)的連續化生産。“我們合作廠家生産的檸檬酸酯等産品通過中國、美國、歐盟等國內外權威機構的認證,在國內外多家企業獲得應用,解決了增塑劑反應品質低下和生産安全問題。”方正教授補充道。
“得益於技術支持,我們的製品成本遠遠低於同類産品,所以我們合作廠家的産品佔有高端市場95%的份額,研發出對環境綠色友好的産品也是我們科技工作者的責任和擔當!”郭凱笑著説。
據悉,郭凱教授領銜的項目組在國家973計劃、國家重大專項、國家自然科學基金及校企合作項目的支持下完成,項目相關技術共申請國家發明專利32項,其中授權專利21項,發表SCI論文11篇,為推動微流場技術的規模化應用及增塑劑産業的無毒化轉型及衍生應用作出了重要貢獻。近三年新增銷售額達16.28億元,新增利稅2.58億元。