地處山東淄博的山東理工大學最近有點“火”，原因是該校一位名叫畢玉遂的教授，發(fā)明的一項專利幾年前被一家企業(yè)買斷使用權(quán)，價格高達5.2億元，創(chuàng)我國單項專利轉(zhuǎn)讓紀錄；而山東理工大學又將其中的80%，即4億元歸教授團隊支配，再創(chuàng)我國高?？蒲袌F隊直接收益紀錄。

《蒙特利爾議定書》中的世界難題

畢玉遂發(fā)明的這項專利名稱叫“無氯氟聚氨酯新型化學發(fā)泡劑”，發(fā)泡劑是生產(chǎn)聚氨酯泡沫材料的重要原料。

在山東理工大學化學工程學院五樓的實驗室里，幾位學生正在埋頭做實驗，他們將發(fā)泡試劑和原料按一定比例調(diào)和，很快就能膨脹變成聚氨酯泡沫……畢玉遂帶記者一邊參觀實驗室，一邊作介紹。

聚氨酯（PU）是最重要的六大合成材料之一，應用領(lǐng)域十分廣泛，大到建筑外墻保溫、天然氣管道保溫、汽車、高鐵、地鐵、航空、新能源、環(huán)保等產(chǎn)業(yè)，小到家電、家具、沙發(fā)、床墊等。資料顯示，2012年全球PU產(chǎn)品消費量為1870萬噸，中國消費了500萬噸，占比28.15%。

聚氨酯面世80年來，發(fā)泡劑技術(shù)一直被西方發(fā)達國家壟斷。聚氨酯泡沫材料的生產(chǎn)目前全部使用物理發(fā)泡劑，歐美先后研發(fā)出四代聚氨酯物理發(fā)泡劑：第一代是氟利昂系列，第二代是141B，第三代是HFC-245fa和HFC-365mfc，第四代是LBA，環(huán)保性能一代比一代好，但使用性能卻越來越不理想，且價格也越來越高。為了防火阻燃，這類物理發(fā)泡劑中都含有氯和氟元素，因此生產(chǎn)聚氨酯泡沫材料，必然會消耗大量氯氟烴。

而氯氟烴對大氣臭氧層具有極強的破壞作用。在太陽C波長紫外線作用下，氯氟烴會釋放氯原子，氯原子和臭氧分子發(fā)生反應消耗臭氧，通過連鎖反應，一個氯原子可以破壞千萬個臭氧分子，嚴重破壞臭氧層。因為氯氟烴的生產(chǎn)和使用，全球每年增加約數(shù)十億噸二氧化碳的排放當量。因此，替代和淘汰氯氟烴物質(zhì)對保護大氣臭氧層意義重大。

按照《蒙特利爾破壞臭氧層物質(zhì)管制議定書》約定，世界各國將逐步削減使用各種氯氟烴類物質(zhì)，到2030年以前，世界各國將完全禁止使用。

研究環(huán)保安全的無氯氟聚氨酯發(fā)泡劑十分必要和迫切，但這是一個難題。自拜耳公司發(fā)明聚氨酯近80年來，歐美化學巨頭拜耳、杜邦、霍尼韋爾公司先后研發(fā)出四代聚氨酯物理發(fā)泡劑，技術(shù)和市場均被其壟斷。新型發(fā)泡劑的研發(fā)之路異常艱難漫長。

理論拓荒，合成新物質(zhì)

畢玉遂對新型發(fā)泡劑的研究始于2003年。他們認為，基于鹵素不燃特性研究發(fā)泡劑的技術(shù)思想已經(jīng)到了極限，按照這樣的思維，永遠也無法擺脫氯氟烴的問題，淘汰氯氟烴必須另辟蹊徑。

挑戰(zhàn)難題，能行嗎？畢玉遂認為，外國人解決不了的難題，中國人不一定做不到；著名大學做不了的事情，其他大學不一定做不了。他想試著研究新型化學發(fā)泡劑，淘汰氯氟烴類物理發(fā)泡劑。

一開始，畢玉遂對化學發(fā)泡劑也是一無所知，在能夠查閱的數(shù)據(jù)庫中，關(guān)于聚氨酯化學發(fā)泡劑的資料一片空白。

后來經(jīng)過反復分析，畢玉遂團隊確認：世界上之所以沒有化學合成的聚氨酯化學發(fā)泡劑，是因為沒有理論支持，缺乏理論依據(jù)；突破這一技術(shù)的關(guān)鍵，就是要研究出新理論，找到新的化學反應，然后設(shè)計和合成新物質(zhì)，而且合成的新物質(zhì)能夠反應產(chǎn)生二氧化碳氣體，且必須是二氧化碳氣體。因為二氧化碳是人類和其他動物正常代謝的產(chǎn)物，無毒，它的導熱系數(shù)在所有無毒氣體中也是最低的。這一研究思想的確立，為后來的研發(fā)指明了方向。

最初幾年，畢玉遂團隊做了大量拓荒性、探索性的研究：分子設(shè)計，合成工藝調(diào)整，優(yōu)化、再調(diào)整……就這樣，反反復復，10多萬次的實驗，一點點從不可能到可能。

因為研究的是新領(lǐng)域，沒有研究基礎(chǔ)，寫不了項目書，沒法申請科研經(jīng)費，資金短缺一直是個難題。往往在研究、試驗一段時間后，沒錢買實驗材料了，畢玉遂就從家里拿出積蓄，或者是通過了解這個項目價值的朋友們得到幫助支持。

在最艱苦的幾年里，在畢玉遂的生活中，除了做實驗還是做實驗，一年365天，除了出差和大年初一，他和他的團隊都泡在實驗室里。剛開始時，畢玉遂還是滿頭烏發(fā)，如今10多年過去了，他的頭發(fā)已經(jīng)全白了。

在困難中掙扎，在掙扎中堅持。2010年，畢玉遂團隊終于獲得了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在理論和合成技術(shù)上取得了重大突破，合成出了最初期的化學發(fā)泡劑產(chǎn)品。

2011年3月，通過在華東理工大學第三方驗證和系列實驗，畢玉遂團隊取得了比較滿意的數(shù)據(jù)。該發(fā)泡劑是目前除水以外，能反應產(chǎn)生二氧化碳氣體，又能用于聚氨酯發(fā)泡的有機化合物，不但綠色環(huán)保，而且成本很低。

很快，項目成功的消息引起世界關(guān)注，國際上多家化學巨頭紛紛前來參觀考察，尋求合作。

2013年2月25日，聚氨酯化學發(fā)泡劑項目在北京通過了技術(shù)鑒定，對外正式宣布新型聚氨酯化學發(fā)泡劑研發(fā)成功。

學校助攻專利布局和產(chǎn)業(yè)化推廣

畢玉遂十分清楚自己的研究成果所蘊含的巨大市場價值，而對于如何申報專利才能做到萬無一失，他沒有任何把握。

2016年2月，出于對科研成果的有效保護和未來產(chǎn)業(yè)化推廣的慎重考慮，山東理工大學做出了一個大膽的舉措——以學校的名義組織撰寫了《推動無氯氟聚氨酯發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)化》的建議報告，直接呈報國務院；2月17日，國務院領(lǐng)導在建議報告上作出批示。

2016年，由科技部、環(huán)保部、中國石油和化學聯(lián)合會、聚氨酯工業(yè)協(xié)會等聯(lián)合組成的專家組，對畢玉遂團隊的研究成果進行審查，通過審查和國內(nèi)外檢索后，國家知識產(chǎn)權(quán)局專家確認：無氯氟聚氨酯化學發(fā)泡劑是一個革命性的、顛覆性的發(fā)明，是重大的理論創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)明。

中國石化聯(lián)合會原會長李勇武調(diào)研時評價說：“你們解決了一個世界性難題?！?

2016年5月，國家知識產(chǎn)權(quán)局派出微觀專利導航項目工作組進駐學校，指導開展國際專利的布局、撰寫、申請等工作，共申請了4件中國發(fā)明專利，3件PCT國際專利。2017年，“無氯氟聚氨酯新型化學發(fā)泡劑”的專利布局完成。它徹底打破了歐美對其他國家的技術(shù)壟斷。

看看從專業(yè)的角度，如何評價“無氯氟聚氨酯新型化學發(fā)泡劑”研究——

長期以來，在聚氨酯物理發(fā)泡劑的研發(fā)方面，科學家們習慣于低沸點、易氣化、采用氟氯元素阻燃的研究思路來設(shè)計分子結(jié)構(gòu)，這禁錮了研發(fā)人員的創(chuàng)新思想。聚氨酯新型化學發(fā)泡劑的研究徹底顛覆了原有思路，它采用了全新的研發(fā)思路，實現(xiàn)了彎道超車。該研究以嶄新的思想和方法設(shè)計，合成出能與黑料發(fā)生反應產(chǎn)生二氧化碳氣體的新物質(zhì)，新物質(zhì)具有高沸點、不易氣化、生產(chǎn)過程和分子本身均不涉及氯氟元素的特點。新物質(zhì)的合成和新反應的發(fā)現(xiàn)為化學發(fā)泡劑的研究提供了理論依據(jù)，與物理發(fā)泡劑相比，兩者無論是發(fā)泡原理還是分子結(jié)構(gòu)特征都截然不同。新型化學發(fā)泡劑為人類在聚氨酯發(fā)泡劑的研究方面開拓出一條新路徑，不僅打破了歐美國家在這一技術(shù)領(lǐng)域的壟斷，其無與倫比的環(huán)保性能和良好的使用性能，必將世界聚氨酯工業(yè)和有機新材料工業(yè)的未來發(fā)展，涉及上下游產(chǎn)業(yè)萬億元級的產(chǎn)值。

2017年4月，由山東理工大學出面與補天新材料技術(shù)有限公司簽訂了專利獨占20年的許可協(xié)議（美國、加拿大市場除外），企業(yè)需總計支付5.2億元人民幣。而根據(jù)山東理工大學的政策規(guī)定，收益的80%，即4億元歸項目研發(fā)團隊支配。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2014年全球聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料需求量為570萬噸，預計2014年至2020年將以4.5%的復合年增長率上漲。發(fā)泡劑作為聚氨酯泡沫材料的生產(chǎn)原料之一，將擁有巨大的市場需求。未來幾年，聚氨酯發(fā)泡劑的用量將達60萬噸。

目前，中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會已將“聚氨酯新型化學發(fā)泡劑制備技術(shù)”列為“十三五”重點突破的高端技術(shù)，山東理工大學還成立了“聚氨酯新型化學發(fā)泡劑研究院”，全力推動項目成果產(chǎn)業(yè)化。

無氯無氟聚氨酯市場大有可為

攻克技術(shù)難題后,畢玉遂又有了新的愿望和方向：“在我有生之年,要加快產(chǎn)業(yè)化進程，讓有機聚氨酯泡沫材料中的發(fā)泡劑換成中國制造，為我國和全世界提供最環(huán)保的產(chǎn)品，造福人類。”

在實驗室旁邊畢玉遂簡陋的辦公室里，記者與他談起未來聚氨酯材料市場應用的相關(guān)話題。

畢玉遂談道，總體來講，這種材料是一種聚氨酯泡沫材料，它的優(yōu)勢很多，具有良好的保溫、封堵、填充等作用。比如對建筑外墻的保溫，用作冷庫、集裝箱的保溫，冷熱水管道包括液化天然氣管道輸送、原油管線輸送等，都要用到聚氨酯材料。有些領(lǐng)域不需要保溫，只要求用作填充材料，有一定的彈性和強度就可以，應用領(lǐng)域十分廣泛。

而日常前來向畢玉遂咨詢請教的人也絡(luò)繹不絕。比如有需要給水上游艇的艙體內(nèi)部作填充材料，要求輕質(zhì)、防火、保溫、容易施工等；還有廢棄礦山坑道的填充，也可以使用聚氨酯發(fā)泡材料。

畢玉遂特別指出，聚氨酯泡沫材料有一大特點，就是在施工時灌進去的是液體，很快便會發(fā)泡、體積慢慢膨脹起來，最后變成固體。產(chǎn)品具有極強的可塑性，成型后跟外圍是完全吻合一體的。

用作封堵材料就是高分子防潮封堵材料，灌體一體化，現(xiàn)場施工方便快捷，不開裂，壽命不低于20年。還能制作仿木材料，可以進一步開發(fā)出密度和木頭一樣的材料，代替木材。

目前來看，聚氨酯泡沫材料主要還是用作保溫和填充材料，要求性能一般是保溫、填充、阻燃等。如果有新的需求，畢玉遂團隊會根據(jù)需求進一步開發(fā)新的領(lǐng)域，用途應該是非常廣泛的。

與補天公司的合作中，畢玉遂團隊負責技術(shù)服務，將根據(jù)補天公司的需要，在相關(guān)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)進行開發(fā)研究，然后提供一個完備的技術(shù)方案，從實驗室到產(chǎn)業(yè)化，最終到用戶使用滿意。據(jù)了解，補天公司目前生產(chǎn)的產(chǎn)品涉及管道、保溫材料、液化天然氣保溫，冷柜保溫、門業(yè)保溫、外墻保溫等領(lǐng)域。

總之，無氯氟新型聚氨酯化學發(fā)泡劑比氯氟烴物理發(fā)泡劑更加環(huán)保安全。這項技術(shù)的核心是發(fā)泡劑，其他都是下游產(chǎn)品。有了發(fā)泡劑，可以做很多東西。

未來畢玉遂團隊將會協(xié)助補天公司一起做好產(chǎn)業(yè)化，把項目做好，在全世界推廣應用。據(jù)了解，補天公司已經(jīng)在美國建立了分公司。

在新型聚氨酯材料研究院的實驗室，記者現(xiàn)場看到實驗過程中產(chǎn)生的發(fā)泡材料堆得像小山一樣。畢玉遂說，在每一個子行業(yè)中新材料的應用成功后面，都離不開大量的研究和實驗室實驗。