中国科学院宁波材料技术与工程研究所

发挥专长讲爱国奉献,勇于肩负当时代先锋

发布:2018-12-13

作者:核材实验室党支部 裴学良

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自2002年9月进入大学,我就与有机合成结下了不解之缘,时至今日,我从事有机合成已有16年的时间。

聚二甲基硅烷是碳化硅纤维的起始原料,但是起初难以获得,严重限制了实验室项目的开展。为了解决聚二甲基硅烷的来源,在2个半月的时间内,我完成反应条件探索和成功制备出公斤级且品质合格的聚二甲基硅烷。

聚二甲基硅烷的研制过程可以说是非常危险的,每次聚合需要使用1公斤金属钠,很多人是听到金属钠就感到害怕,而我却是把金属钠当萝卜一样从一大块逐渐切成小块然后投入反应釜中,切完后我的菜刀都是热的;每次反应使用近10升的二甲苯异构体混合物做溶剂,其中就包括~30%的对二甲苯(俗称PX),国内的PX项目所到之处都受到民众激烈的抵触,而我却日复一日重复着二甲苯的除水、蒸馏、过滤、回收等;反应原料氯硅烷在空气中就会形成很刺鼻的酸雾,而我却从没有顾及过;反应时,需要140度的高温和高速搅拌,如果密封性不好或玻璃反应釜破裂,导致空气进入或者反应物料泄露,后果不堪设想。有一次,反应釜搅拌处密封性不好,没有参与反应的金属钠过量很多,放料时堵在了出料口,我用镊子一点一点夹出来,有些掉在地上的就自燃;制备出来的聚二甲基硅烷高温遇空气即着火,有次真空烘箱漏气,虽然及时发现并处置,但是第二天早上(已冷却一晚上)一打开烘箱门,聚二甲基硅烷就自燃,由于是粉末状,灭火器喷出的气流只会扩大过火面积,只能采用冰水混合沙子灭火,但被烧过的聚二甲基硅烷活性太高,明明用冰水沙子混合物把火熄灭了,但一见空气又自燃了……。2015年6月14日、2015年10月22日和2015年11月04日,我的实验室先后起火三次,我也先后三次惊动了所里的安保和向杜勇渤老师提交事故分析与纠正措施报告。虽然整个制备过程繁琐且危险,但仍能吸取教训、克服困难以保障项目对原料的需求。

2015年整年我都在实验室用容积20 L的反应釜连续合成聚二甲基硅烷,但实验室20 L反应釜产能是每周2公斤,随着后面工序对聚二甲基硅烷需求量的增加,自己制备已不能满足碳化硅纤维制备工艺研究的需求。为了保证原料聚二甲基硅烷的供应,2016年初我们与浙江中天氟硅材料公司合作,设计500 L反应釜及附属装备。2016年5月完成设备安装调试。在2016年6月至2016年8月试生产期间,虽然公司安排了宾馆,但我要求吃住在公司,和工人一起克服各种困难。中试反应每次投20公斤金属钠,如果说我不怕,那是不可能的。因为心中有责任和恐惧,如果不能解决,即使再好的生活条件我也会食之无味夜不能寐。最终,实现整个制备过程时间短、效率高和风险低,产量完全可以满足我们工程化制备碳化硅纤维的要求,且整套装置只需1名正式工和1名小工即可操作。期间,我还为公司撰写《碳化硅陶瓷纤维关键材料聚二甲基硅烷开发》项目申请书,并申请到当地政府50万的经费资助。公司领导对我的表现给予极高的肯定。

先驱体浸渍裂解法是制备纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料重要的方法,除了纤维,SiC陶瓷基先驱体聚合物也是关键因素,直接决定了是否能成功制备出优异性能的SiC陶瓷基复合材料。自2014年,课题组即开展SiC陶瓷基先驱体聚合物研制,但一直没有起色。2016年下半年,聚二甲基硅烷中试稳定生产后,我主动提出参与SiC陶瓷基先驱体聚合物——液态超支化聚碳硅烷的研制。液态超支化聚碳硅烷制备涉及格式反应和金属氢化物还原等危险的反应。格氏反应难引发、放热十分剧烈,控制不好就爆沸。金属氢化物遇水燃烧,在空气中也会发热。侥幸的是,每次都能逢凶化吉。但侥幸逃脱意味着还有下次危险,回避也是解决不了问题的。通过对单体结构、合成条件以及后处理工艺等进行优化,到年底即解决了液态超支化聚碳硅烷存在的氧含量高、溶剂参与反应程度高、存储稳定性差、反应成功率低等诸多问题。将产品送至其它应用单位,获得好评。目前,液态超支化聚碳硅烷也进入中试准备阶段。

有人说“大千世界,沧海一粟,我们只是无足重轻的小人物,过着平淡的日子,安静、简单、重复……就好。”回想起来,经历危险的事情太多,我的头发也白了很多。我有时责备自己当初选择有机合成专业,责备自己博士后出站时没去高校任教……。遇到困难出现思想斗争,这种心理我想每个人都经历过。幸运的是,我没有选择继续后悔。作为一名党员,作为一名研发人员,我主动承担任务,克服畏惧,脚踏实地,利用自己的专长解决了2项关键技术问题。工作就是我的事业,一分耕耘一分收获,我连续三年获得年底评优。更重要的是,为团队研发工作的推进起到至关重要的作用,这种成就带来的兴奋和满足是无以言表的。