1915年廣東兄弟橡膠公司在廣州成立，標(biāo)志著中國(guó)橡膠工業(yè)的開端。百年后，青島科技大學(xué)被稱為“中國(guó)橡膠工業(yè)的黃埔”。作為全國(guó)設(shè)立橡膠專業(yè)最早的高等院校之一，目前已成為我國(guó)橡膠工業(yè)人才培養(yǎng)的搖籃，在國(guó)內(nèi)外同行中享有很高的聲譽(yù)。
青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)、泰山學(xué)者特聘專家汪傳生教授，作為該校橡膠加工領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人，以踏實(shí)肯干，著力進(jìn)取的精神為中國(guó)“橡膠黃埔”增添濃墨重彩。
汪傳生
變廢為寶
中國(guó)是全球第一橡膠大國(guó)，橡膠消耗量及輪胎等主要橡膠制品產(chǎn)量多年穩(wěn)居世界榜首。橡膠制品已經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍工、航天航空航海、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域。
中國(guó)橡膠工業(yè)近幾年在快速發(fā)展的同時(shí)，問題也隨之凸顯。以輪胎行業(yè)為例，目前輪胎行業(yè)產(chǎn)能過剩，很多技術(shù)裝備急需換代升級(jí)。汪傳生說，我國(guó)輪胎行業(yè)產(chǎn)量居世界第一，但生產(chǎn)總值沒有美國(guó)固特異一家公司的產(chǎn)值多。問題關(guān)鍵是，我國(guó)生產(chǎn)低附加值輪胎太多，而高附加值輪胎的生產(chǎn)技術(shù)少且落后。
隨著工業(yè)快速發(fā)展尤其是汽車的普及，輪胎等橡膠制品需求量越來越大，但隨之而來的是每年產(chǎn)生的廢舊輪胎及其橡膠制品會(huì)越來越多。據(jù)世界環(huán)境衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，世界廢舊輪胎積存量已達(dá)30億條，并以每年約10億條令人驚詫的數(shù)字增長(zhǎng)。以廢橡膠為代表的黑色垃圾和以廢塑料為代表的白色垃圾，如何有效解決堆積如山的黑白垃圾對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，緩解和改善地球村環(huán)境污染壓力，成為發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家嚴(yán)重面臨的、亟待突破的共同課題，也已成為目前世界性科研難題。
目前廢橡膠最終的處理方法主要有掩埋、焚燒、裂解等方法。掩埋成本低、技術(shù)簡(jiǎn)單，但容易造成長(zhǎng)期有害的二次污染。焚燒能源回收效率低，同樣造成空氣嚴(yán)重污染。美國(guó)、歐洲已嚴(yán)格禁止使用這兩種可謂“拆了東墻補(bǔ)西墻”的方法處理廢舊輪胎。裂解是目前最理想的最終處理方法，不僅污染小(甚至可以做到無污染)，又能將廢橡膠、廢塑料還原為炭黑、燃料油等化工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“最有效能源回收”。正是“工業(yè)連續(xù)化廢橡膠廢塑料低溫裂解資源化利用技術(shù)”的科研及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可喜成果，2011年汪傳生第二次獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。本成果完善了廢舊橡塑制品循環(huán)利用的相關(guān)理論，使科研成果及時(shí)產(chǎn)業(yè)化，推廣應(yīng)用前景喜人。
當(dāng)前針對(duì)廢橡膠、廢塑料裂解技術(shù)進(jìn)行研究的國(guó)家很多，但真正能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化的極少。2004年汪傳生及其科研團(tuán)隊(duì)開始與山東濟(jì)南友邦恒譽(yù)科技開發(fā)有限公司進(jìn)行該項(xiàng)目全方位技術(shù)合作，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，至今已經(jīng)取得可喜的成績(jī)。濟(jì)南友邦研發(fā)制造的裂解設(shè)備及生產(chǎn)線，大批量出口并進(jìn)駐歐洲，這是我國(guó)大型環(huán)保技術(shù)及裝備首次進(jìn)入歐洲市場(chǎng)，同時(shí)建立了若干符合歐盟環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的裂解示范工程。美國(guó)也已經(jīng)引進(jìn)了濟(jì)南友邦十幾條生產(chǎn)線。這標(biāo)志著該裂解技術(shù)及成效，目前在世界范圍處于實(shí)質(zhì)前沿領(lǐng)先水平。
汪傳生不想滿足現(xiàn)狀止步于此。他信心十足地表示，“下一步我們力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)輪胎整胎進(jìn)入設(shè)備裂解，改變目前先把輪胎切割破碎后再裂解所花費(fèi)的大量時(shí)間和能源消耗及設(shè)備造價(jià)高的問題。另外，油品的進(jìn)一步提高和炭黑的高值化應(yīng)用，將是今后的科研關(guān)注點(diǎn)”。
節(jié)能增效
汪傳生說，混煉是自己的老本行。2001年憑借“同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)技術(shù)”研究成果，他首次獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。橡膠與塑料雖同屬于高分子材料，但前者與后者不同，不加任何早配合劑的純橡膠制品用途極少，因而必須在橡膠中加補(bǔ)強(qiáng)劑、促進(jìn)劑等多種原料混煉在一起，制成各種橡膠制品來滿足不同性能和用途的需求。
橡膠制品的第一道工序就是混煉。混煉就是將橡膠、炭黑、氧化劑等各種配合劑混入生膠中制成質(zhì)量均勻的混煉膠的工藝過程。混煉效果的好壞，直接影響橡膠制品的使用性能和壽命。混煉的兩個(gè)重要考核指標(biāo)：一是，混煉膠的質(zhì)量，能滿足制品的性能和后續(xù)加工工序的要求;二是，降低單位能耗，混煉加工中消耗了橡膠制品全部加工過程中的40%~50%能源。
汪傳生介紹，最早的混煉設(shè)備是開煉機(jī)，效率低、質(zhì)量差。后來發(fā)明了密煉機(jī)，生產(chǎn)效率和混煉膠質(zhì)量都有大幅度提高。由于它是在開煉機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，保留了前后轉(zhuǎn)子有速比的特征。因轉(zhuǎn)子之間存在速比，加之轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特征，造成同一車膠溫差較大，膠料混煉質(zhì)量不均勻，單位能耗高。
為了達(dá)到降低能耗、提高產(chǎn)量和質(zhì)量的優(yōu)化混煉目標(biāo)，汪傳生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)埋頭攻關(guān)，終于研發(fā)出了同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)。除了兩個(gè)轉(zhuǎn)子的速度一樣外，更重要的是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全不同于異步轉(zhuǎn)子，提出了相位角的概念，發(fā)現(xiàn)了在混煉過程中拉伸變形與剪切變形同等重要，改變了已有混煉理論中只強(qiáng)調(diào)剪切變形重要性的傳統(tǒng)觀念，建立起了同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉機(jī)理和理論。他與企業(yè)合作，開發(fā)了成套技術(shù)及裝備，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化并獲得廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，煉膠溫度降低20℃~25℃，生產(chǎn)效率提高15%~20%，單位能耗降低10%~15%，顯著提高了混煉膠炭黑分散度、均勻性及物理機(jī)械性能和對(duì)混煉物料的適應(yīng)性。
從“六五”開始，青島科技大學(xué)就成立了混煉工程實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室一直作為化工部密煉機(jī)轉(zhuǎn)子研究實(shí)驗(yàn)基地，2012年被中石化聯(lián)合會(huì)評(píng)為“混煉工程”國(guó)內(nèi)唯一的行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
汪傳生團(tuán)隊(duì)積極進(jìn)取，不斷創(chuàng)新，近年來發(fā)明了適合塊狀橡膠連續(xù)混煉機(jī)、混煉擠出一體機(jī)和串聯(lián)式連續(xù)密煉機(jī)。特別是串聯(lián)式連續(xù)密煉機(jī)是把密煉機(jī)和連續(xù)混煉有機(jī)結(jié)合在一起，通過密煉機(jī)解決了目前連續(xù)混煉機(jī)難以解決的各種物料的連續(xù)稱量難題，通過自主研發(fā)的連續(xù)混煉機(jī)實(shí)現(xiàn)了橡膠低溫混煉，同時(shí)解決了白炭黑硅化反應(yīng)要求恒溫混煉的難題。從而降低了單位能耗，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化混煉。該項(xiàng)目正在益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)業(yè)化，并受到了德國(guó)混煉專家的好評(píng)。
下一步，汪傳生計(jì)劃進(jìn)行智能化無人煉膠的探索研究。因?yàn)橛刑亢诘确哿系拇嬖冢瑐鹘y(tǒng)的煉膠車間太臟，如果能實(shí)現(xiàn)智能化無人混煉，不僅能保證煉膠質(zhì)量，還能節(jié)省人力，將工人從較差的工作環(huán)境中解放出來。
跨越鴻溝
眾所周知，再好的成果研發(fā)，只有走向產(chǎn)業(yè)化才能真正實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。但長(zhǎng)期以來，實(shí)驗(yàn)室與市場(chǎng)之間存在一個(gè)難以跨越的鴻溝。汪傳生感嘆，一方面大量?jī)?yōu)秀成果轉(zhuǎn)化不出去，另一方面市場(chǎng)又急需科研成果推動(dòng)生產(chǎn)力的發(fā)展。他認(rèn)為，打通從實(shí)驗(yàn)室到企業(yè)“最后一公里”的關(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè)：一是與企業(yè)做好溝通，了解企業(yè)的技術(shù)需求，有針對(duì)性地幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)，研發(fā)企業(yè)急需的技術(shù)成果;二是努力使自己的研究成果產(chǎn)業(yè)化，給企業(yè)帶來實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
到市場(chǎng)中“找金子”是科研成果得以成功轉(zhuǎn)化的重要因素。企業(yè)提供研究經(jīng)費(fèi)，我們?yōu)槠髽I(yè)指導(dǎo)并解決實(shí)際生產(chǎn)和技術(shù)問題，雙方互惠互利，實(shí)現(xiàn)“市場(chǎng)—科研—開發(fā)—產(chǎn)業(yè)—市場(chǎng)”的良性循環(huán)，這是產(chǎn)學(xué)研一體化實(shí)現(xiàn)新技術(shù)推廣的可行路徑。
功夫不負(fù)有心人，在2014年山東省自主創(chuàng)新及成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)立項(xiàng)項(xiàng)目中，青島科技大學(xué)成功獲批兩個(gè)項(xiàng)目，這是該校首次在該專項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化類上實(shí)現(xiàn)立項(xiàng)，其中，汪傳生申報(bào)的“短纖維增強(qiáng)復(fù)合胎面輪胎翻新關(guān)鍵技術(shù)及裝備”項(xiàng)目獲批立項(xiàng)經(jīng)費(fèi)100萬元。
從上世紀(jì)70年代末一腳踏進(jìn)橡膠機(jī)械專業(yè)到現(xiàn)在，汪傳生與橡膠行業(yè)已經(jīng)打了30多年交道。可以說，他和同事的努力，使我國(guó)橡膠加工及循環(huán)利用技術(shù)邁入世界先進(jìn)行列，被中國(guó)輪胎翻修與循環(huán)利用協(xié)會(huì)授予“杰出貢獻(xiàn)專家”榮譽(yù)稱號(hào)。2015年9月，在中國(guó)橡膠工業(yè)的發(fā)源地廣州舉行“百年夢(mèng)想百年創(chuàng)業(yè)——中國(guó)橡膠工業(yè)百年紀(jì)念”活動(dòng)中，汪傳生獲得“橡膠工業(yè)優(yōu)秀科技工作者”稱號(hào)，這也是我國(guó)橡膠行業(yè)對(duì)他的一種肯定。
汪傳生先后獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利22項(xiàng)，發(fā)表論文200多篇。已培養(yǎng)博士16名、碩士90余名，指導(dǎo)博士后9名。先后獲得新世紀(jì)“百千萬人才工程”國(guó)家級(jí)人選、全國(guó)優(yōu)秀教師、山東省勞動(dòng)模范、泰山學(xué)者特聘專家、全國(guó)化工優(yōu)秀科技工作者等稱號(hào)。
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