这几天,山东理工大学教授毕玉遂正带着团队奔波于实验室和工厂之间,用他的话说,这个科研成果的产业化虽然已经攻克了最难的关口,但仍有大量工作要做。
前段时间,补天新材料技术有限公司以5亿元的价格,获得毕玉遂团队研发的无氯氟聚氨酯化学发泡剂20年专利独占许可使用权(美国、加拿大市场除外),创造了山东省专利独占许可使用费额度的最高纪录,额度之高在全国也很少见。
专利已经高价“卖出”,60多岁的毕教授怎么更忙了?和很多人的想象不同,一项科技成果,从实验室到最终产业化、大规模推广应用还有非常长的路要走。在科技成果转化的过程中需要迈过哪些坎,又有哪些雷区?
说起聚氨酯发泡剂,可能大部分人都对这个满是化学味的专业称呼兴致缺缺,但如果说起氟利昂这个大气臭氧层杀手,恐怕很多人都闻之色变。其实,氟利昂作为一类化学物质的泛称,不只用于冰箱空调的制冷,聚氨酯工业也是重要的应用领域。
聚氨酯硬质泡沫材料,也就是使用发泡剂后产生的产品,和我们的生活息息相关,沙发家具、枕头、玩具、服装和隔音内衬、冰箱、建筑物外墙保温、屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、建筑板材、冷藏车、液化天然气长距离的管道输送等用的都是聚氨酯硬质泡沫。而生产聚氨酯泡沫材料的重要原料就是发泡剂。
聚氨酯面世80年来,欧美先后研发出四代聚氨酯物理发泡剂。“从第一代的氟利昂到第四代LBA等,环保性相对变好,使用性能却越来越不理想,价格也变高。”毕玉遂说,第三代发泡剂的GWP(全球变暖潜势指数)仍然很高,按照欧美的计划,2019年以前将被禁止使用,第四代发泡剂依然含有氟氯元素,本身还是氯氟烃物质,而且生产的全部过程中没办法避免卤化反应。根据《蒙特利尔议定书》约定,2030年将在整个世界范围内完全禁止使用氯氟烃类物质。
2003年,毕玉遂着手研发新型发泡剂,从一开始目标就很明确:研发新型发泡剂,就是要彻底淘汰氯氟烃,研究成果也要真正落地,实现产业化。
但创新谈何容易,毕玉遂团队通过十余年的努力,终于在2011年发明了无氯氟聚氨酯化学发泡剂,该发泡剂分子本身不含任何卤素元素(指氟、氯等卤族元素),生产的全部过程也不涉及卤化反应,又能满足聚氨酯硬质泡沫的性能要求,市场空间巨大。2016年5月,经国家知识产权局专家组审查和国内外检索后确认:无氯氟聚氨酯化学发泡剂是颠覆性的发明,是重大的理论创新和技术发明。
毕玉遂团队核心成员毕戈华介绍,一项科技成果从实验室到产业化,中间包括了小试、中试等多个环节,每个环节都需要克服不同的技术难题。其中,小试指的是在实验室结果的基础上,将实验规模扩大,如5到10倍,做验证。只有过了这一步,科研成果才算是有了产业化的前提条件。
2012年,毕玉遂团队小试成功。随后在朋友的引荐下,结识了淄博正华集团董事长侯永正。正华集团是一家生产有机过氧化物的高新技术企业,在这一领域已经做到同行业领先,公司的发展急需新的增长点。
观摩考察了毕玉遂的实验成果后,侯永正与毕玉遂一拍即合,投入资金支持团队进行产品的中试。中试是根据小试结果继续放大,当中试试验成功后,意味着科研成果的一只脚已经踏入产业化阶段。为此,正华集团累计投入资金3000多万元,协助毕玉遂团队建设了3000吨中试装置,经过一年多的努力, 2013年2月通过了山东省科技厅的技术鉴定。
毕戈华介绍,对于化学实验,小范围和大范围的化学反应之间有很大差距,以热传导为例,小试中一个微不足道的误差,到了中试阶段,就会以几何倍数放大,甚至变得很危险。中试阶段,团队和公司工程师之间需要反复协调沟通,不断微调投料比例,反复试验。
虽然对科研成果有信心,但对公司来说,投资风险不可避免。正华集团综合办公室主任孟凡威介绍,无氯氟聚氨酯化学发泡剂并不是公司投资的第一个高科技项目,此前公司曾经看好、投产过多个项目,但效果并不尽如人意。“这样的一种情况,即使最终成功,也可能早已错过了产业布局的战略机遇期。”孟凡威说。
毕戈华说,从中试开始,科研人员就开始面临完全不同的攻关课题。仅仅做出实验结果是不够的,还要考虑成本、产能、合格率、安全性等多种因素。因此,5亿元的专利费用中包含了毕玉遂团队后续的技术上的支持和科研服务,毕玉遂仍有大量工作要做。
即使成功产业化,新型聚氨酯化学发泡剂的市场推广依然要闯过不少难关。在毕玉遂看来,使用氟利昂作为发泡剂,一吨只需几千块钱,成本低性能好,因对环境的巨大破坏而被禁用,但国内仍有厂家在偷偷使用。第三代、第四代发泡剂存在价格高,使用不便等不足。他们的推广不仅是市场行为,更有政府和法规力量的推动。他建议,应利用我们目前所掌握的技术和专利优势,借助《蒙特利尔议定书》《巴黎协定》的约定,将产品推向国际市场。
其实早在2013年,正华集团和毕玉遂就已经决定将这项发明产业化,但2017年以前却一直藏着掖着。
“就怕核心技术泄密,十几年的心血付之东流。”毕玉遂说,我国聚氨酯产业的发展一直被国外公司牵着鼻子走,在他们设定的游戏规则中承受着畸高的价格成本。这项成果一旦为国外大公司破解,将陷入被动局面。
2013年中试成功后,正华集团和毕玉遂团队开始尝试产业化,但也都是悄悄进行,和下游企业合作开发产品、演示新型发泡剂效果,也都有专人在旁,防止泄密。为了更好地保护发明专利,毕玉遂申请了相关专利,但心里却并不踏实,“国外公司在逆向研发、专利布局方面的能力太强了,不得不防。”
2016年4月,由国家知识产权局张宏副司长带队的调研组来到山东理工大学,就发现了不少知识产权保护上的问题。
“一是申请的专利数量不足,尤其是质量不高,保护范围小,举证难度大,维权困难。二是现有的专利布局很不完善,容易规避,对上下游产品技术都没有专利保护。专业的人建议,急需进一步强化专利布局,在保护主题方面逐步扩大;同时,应尽快申请PCT(专利合作协定,专利领域的一项国际合作条约)专利,从而在全世界内实现最大保护。”淄博市知识产权局相关负责人介绍。
“我们之前自己写的专利,全部加起来只有十几页,国家知识产权局工作组则写了上百页。”毕戈华说。
正是有了专利保护这颗定心丸,2017年2月,正华集团专门为该项目成立的补天新材料技术有限公司,与山东理工大学正式签订了专利技术独占许可协议。下一步将投资6.7亿元,建设年产10万吨聚氨酯化学发泡剂项目。
对于毕玉遂来说,除了发泡剂,他的这项发明还涉及一大类新的化学物质和相关反应,基于这一发明的反应原理将衍生出数百种新物质、新产品、新技术的诞生,他希望,能在学校建立起一个国家级的研发平台,推动更多成果的转化。