王學(xué)軍，張棟梁，張正董，宋緒凱，王　　麗

（1.含氟功能膜材料國家重點實驗室，山東 桓臺 256401；2.山東東岳高分子材料有限公司，山東 淄博 256401）

國家重點實驗室助推新一代氯堿膜產(chǎn)業(yè)化

王學(xué)軍1，2，張棟梁1，2，張正董1，2，宋緒凱1，2，王麗1，2

（1.含氟功能膜材料國家重點實驗室，山東 桓臺 256401；2.山東東岳高分子材料有限公司，山東 淄博 256401）

結(jié)合東岳在科研創(chuàng)新平臺建設(shè)中的經(jīng)驗，分析了重點實驗室在創(chuàng)新體系建設(shè)中的作用，討論了企業(yè)國家重點實驗室面臨的挑戰(zhàn)與機遇，重點介紹了新一代國產(chǎn)氯堿膜的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)進(jìn)展。

國家重點實驗室；離子交換膜；平臺建設(shè)；科技創(chuàng)新；民營企業(yè)

作為中國氟化工行業(yè)科技創(chuàng)新的典范，東岳集團一直堅持自主創(chuàng)新、走“政產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合的發(fā)展道路，先后承擔(dān)了國家“863”計劃、國家科技支撐計劃、國際科技合作項目等十多項國家級和省部級科研項目，獲授權(quán)發(fā)明專利超200項，主持和參與起草6項國家標(biāo)準(zhǔn)，并于2001年和2012年兩獲國家技術(shù)發(fā)明獎?？萍紕?chuàng)新推動了東岳的快速發(fā)展，使東岳成為引領(lǐng)氟行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級的排頭兵。

2015年9月，科技部正式公布第3批企業(yè)國家重點實驗室建設(shè)名單（國科發(fā)基〔2015〕329號），東岳集團“含氟功能膜材料國家重點實驗室”榜上有名，成為中國唯一一個含氟功能材料領(lǐng)域國家級重點實驗室，也是淄博市首個國家級重點實驗室，更是為數(shù)不多的建在民營企業(yè)的國家重點實驗室，這表明東岳集團在該領(lǐng)域的研究已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

名單公布之后，東岳作為依托單位，積極組織相關(guān)單位凝煉實驗室發(fā)展目標(biāo)、明確主要研究方向和重點，開展企業(yè)國家重點實驗室建設(shè)工作。2016年初，由山東省科技廳組織舉行了“含氟功能膜材料國家重點實驗室”建設(shè)與運行實施方案論證會。專家組根據(jù)答辯及實地考察的結(jié)果進(jìn)行了認(rèn)真深入討論，一致同意“含氟功能膜材料國家重點實驗室”建設(shè)與運行實施方案通過論證。至此，“含氟功能膜材料國家重點實驗室”正式進(jìn)入建設(shè)運行階段。如今，東岳氯堿用和燃料電池用全氟離子膜已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，主持起草的3項氯堿全氟離子膜國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布實施[1]。此次“含氟功能膜材料國家重點實驗室”批復(fù)建設(shè)，使得東岳集團在含氟功能膜材料的研發(fā)方面如虎添翼。

1　企業(yè)國家重點實驗室

國家重點實驗室計劃始于1984年，至今在高校和科研院所共建成約220個國家重點實驗室。國家重點實驗室是依托一級法人單位建設(shè)、具有相對獨立的人事權(quán)和財務(wù)權(quán)的科研實體，作為國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，是國家組織高水平基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀科學(xué)家、開展高層次學(xué)術(shù)交流的重要基地，實行“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制。為深化科技體制改革，滿足企業(yè)自身發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國家發(fā)展的需要，科技部于2006年底全面啟動了在轉(zhuǎn)制院所和企業(yè)建設(shè)國家重點實驗室的工作，至今共批準(zhǔn)3批共174個企業(yè)國家重點實驗室，分布于材料、能源、礦產(chǎn)、醫(yī)藥、制造、信息、交通、農(nóng)業(yè)等8個學(xué)科領(lǐng)域。

根據(jù) 《依托企業(yè)建設(shè)國家重點實驗室管理暫行辦法》（國科發(fā)基〔2012〕716號），企業(yè)國家重點實驗室是以企業(yè)為依托單位，其定位不同于一般高校及科研院所，企業(yè)實驗室定位于R＆D的中游，通常進(jìn)行企業(yè)未來3~5年甚至10年的超前技術(shù)研究，從而為企業(yè)的中長期發(fā)展提供技術(shù)儲備與技術(shù)支持。

建設(shè)企業(yè)國家重點實驗室是建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新體系的重要內(nèi)容，有利于有效整合產(chǎn)學(xué)研的力量、促進(jìn)企業(yè)成為技術(shù)創(chuàng)新主體、提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力、提高企業(yè)核心競爭力、提升企業(yè)無形資產(chǎn)形象。而且，建設(shè)企業(yè)國家重點實驗室對于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和國際競爭力，加快科研成果轉(zhuǎn)化，為企業(yè)凝聚優(yōu)秀科技人才具有十分重要的意義[2]。通過企業(yè)國家重點實驗室的建設(shè)，促使企業(yè)實驗室從面向企業(yè)內(nèi)部技術(shù)需求，向內(nèi)部需求與行業(yè)共性需求相結(jié)合轉(zhuǎn)變；研究內(nèi)容從急需技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)為主，向前沿技術(shù)和前瞻技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)變；研發(fā)方向變被動委托研發(fā)向主動從市場上尋求戰(zhàn)略合作轉(zhuǎn)變，最終促使企業(yè)實驗室向行業(yè)創(chuàng)新平臺轉(zhuǎn)變。

2　民營企業(yè)建設(shè)國家重點實驗室

近些年來，中國的中小企業(yè)和民營企業(yè)也是最活躍的經(jīng)濟體，目前，全國注冊民營企業(yè)超過4 000萬家，民營經(jīng)濟對GDP的貢獻(xiàn)在60%以上，稅收占全國稅收總量的50%，還提供了80%的就業(yè)機會。

“不畏浮云遮望眼”。民營企業(yè)的發(fā)展離不開技術(shù)創(chuàng)新。中國民營企業(yè)在自主創(chuàng)新方面的活力已經(jīng)超過國有企業(yè)和外資企業(yè)。在“十一五”期間，民營企業(yè)專利申請數(shù)量就已經(jīng)超過國有企業(yè)，近幾年，中國自主創(chuàng)新的70%、國內(nèi)發(fā)明專利的65%和新產(chǎn)品的80%都來自民營企業(yè)。民營企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新效率遠(yuǎn)高于外資企業(yè)和國有企業(yè)，2011年，民營企業(yè)500強中有369家企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)來源于自主研發(fā)，占比達(dá)到73.0%；采用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合方式的有291家，占比達(dá)58.2%。

然而，在最近全國工商聯(lián)經(jīng)濟部撰寫的《分析報告》中，民營企業(yè)仍存在研發(fā)投入力度不足問題，自主創(chuàng)新能力有待提高。民營企業(yè)制造業(yè)500強作為制造業(yè)的排頭兵，在投資驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新驅(qū)動的經(jīng)濟新常態(tài)下，要充分融入“中國制造2025”的重大戰(zhàn)略部署，加快轉(zhuǎn)型升級步伐，由“規(guī)模型”向“質(zhì)量效益型”的轉(zhuǎn)變，離不開自主創(chuàng)新能力的提升?！斗治鰣蟾妗凤@示：2012～2014年，民營企業(yè)制造業(yè)500強的研發(fā)強度小于1%的企業(yè)數(shù)占比依次為50.2%、52.0%和49.4%，有一半的民營企業(yè)研發(fā)強度處于較低水平。在這種情況下，建設(shè)企業(yè)國家重點實驗室意義重大。

在科技部批準(zhǔn)建設(shè)的3批（分別為36個、63個和75個）共174個企業(yè)國家重點實驗室中，依托私營企業(yè)建設(shè)的重點實驗室比例不斷攀升，表明國家在充分發(fā)揮國家重點實驗室群體在帶動企業(yè)成為創(chuàng)新主體方面的重要作用、推動經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變作出貢獻(xiàn)方面已經(jīng)越來越重視，這也體現(xiàn)了民營經(jīng)濟在獲得國家科技資源、創(chuàng)新支持方面越來越有優(yōu)勢。

2016年兩會期間，習(xí)近平在民建、工商聯(lián)界聯(lián)組會上發(fā)表重要講話，指出民營企業(yè)是穩(wěn)定經(jīng)濟的“重要基礎(chǔ)”、國家稅收的“重要來源”、技術(shù)創(chuàng)新的“重要主體”、金融發(fā)展的“重要依托”、經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的“重要力量”。毫不動搖鼓勵、支持、引導(dǎo)非公有制經(jīng)濟發(fā)展的方針政策沒有變。決勝“十三五”，全面建成小康社會，國有企業(yè)和民營企業(yè)缺一不可。這些論斷為新常態(tài)下民營經(jīng)濟的發(fā)展指明了方向，為民營經(jīng)濟的持續(xù)蓬勃發(fā)展注入了“強心針”。

3　國家級平臺與東岳創(chuàng)新驅(qū)動

《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》提出“建立以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，并將其作為全面推進(jìn)國家創(chuàng)新體系建設(shè)的突破口”。建設(shè)創(chuàng)新型國家是當(dāng)前國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心。國家重點實驗室作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要支撐。

早在2005年，“東岳集團有限公司技術(shù)中心”就被國家發(fā)展改革委、科技部等五部委聯(lián)合認(rèn)定為國家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心，成為東岳集團首個國家級創(chuàng)新平臺。2006年，國家人事部批準(zhǔn)在東岳集團設(shè)立國家博士后科研工作站，為東岳集團自主創(chuàng)新搭建了一個重要的人才平臺，為東岳與高校、科研機構(gòu)架起了一座新的橋梁。緊接著，東岳氟硅材料產(chǎn)業(yè)園入選全國首批18家“國家科技興貿(mào)出口創(chuàng)新基地”，支持企業(yè)積極開拓國際市場，建立國際營銷網(wǎng)絡(luò)，開展國際化經(jīng)營。2015年，科技部認(rèn)定批準(zhǔn)了39家國家示范型國際科技合作基地，東岳集團“含氟功能材料國際合作示范基地”位列其中。同時，東岳“含氟功能膜材料國家重點實驗室”落地建設(shè)，進(jìn)一步拓寬了東岳原有的研究領(lǐng)域，意味著東岳的研究水平上了一個新臺階，為東岳從含氟原材料的研發(fā)制造向“高端氟材料專家和新材料、新環(huán)保、新能源解決方案提供商”的轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)，標(biāo)志著東岳從基礎(chǔ)性研究到工程化的全產(chǎn)業(yè)鏈綜合性科技創(chuàng)新平臺初見規(guī)模。

含氟功能膜材料國家重點實驗室將在含氟小分子化合物合成、含氟高分子設(shè)計與聚合、含氟膜材料制備以及含氟膜材料的評價應(yīng)用方面開展戰(zhàn)略性前沿研究，并在相關(guān)的理論和技術(shù)研究及工程裝備開發(fā)等應(yīng)用技術(shù)及行業(yè)共性技術(shù)研究。結(jié)合企業(yè)和高校優(yōu)勢，促進(jìn)基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化和科研成果產(chǎn)業(yè)化，解決含氟功能膜材料領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)問題，提高行業(yè)自主創(chuàng)新能力和特種高分子材料領(lǐng)域核心競爭力，滿足國家重大戰(zhàn)略任務(wù)對技術(shù)進(jìn)步的迫切需求，以及突破重大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和重點產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的共性關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，推動我國氟材料產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式、可持續(xù)發(fā)展。

“創(chuàng)新驅(qū)動”是東岳快速發(fā)展的核心戰(zhàn)略，東岳將通過一系列國家級研發(fā)平臺，不斷提升企業(yè)的創(chuàng)新機制、創(chuàng)新平臺的發(fā)展建設(shè)，并積極整合全球資本、技術(shù)、人才等資源，加快先進(jìn)技術(shù)在氟材料領(lǐng)域的推廣進(jìn)程，以科技創(chuàng)新促進(jìn)中國氟化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時，含氟功能膜材料國家重點實驗室將在建設(shè)和發(fā)展過程中逐步實現(xiàn)對行業(yè)的引領(lǐng)作用，在培養(yǎng)高層次人才、開放合作、國內(nèi)外交流等方面進(jìn)行輻射帶動，推進(jìn)中國含氟功能膜材料方面的技術(shù)水平。實驗室的建設(shè)將成為東岳集團科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的載體和平臺，成為含氟功能膜材料方面前沿技術(shù)的孵化器，引領(lǐng)整個行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

4　建設(shè)國家重點實驗室挑戰(zhàn)與機遇同在

企業(yè)國家重點實驗室在建設(shè)上仍處于摸索階段，建設(shè)過程中不可避免地會呈現(xiàn)出一系列問題[3]，主要表現(xiàn)在：（1）經(jīng)費投入不穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計，近年來，中國企業(yè)的研發(fā)投入雖然保持快速增長狀態(tài)，但仍只占全球份額的5%。中國企業(yè)在研發(fā)投入上不足的局面并沒有顯著改善。企業(yè)國家重點實驗室經(jīng)費來源則很大程度上依賴于單位營收和成果轉(zhuǎn)化；加上各國家重點實驗室的主管部門的重視程度不一，造成新建國家重點實驗室建設(shè)期內(nèi)往往存在經(jīng)費緊張、支持不穩(wěn)定的問題，對實驗室建設(shè)質(zhì)量帶來不利影響。（2）人才難引進(jìn)難長留。企業(yè)國家重點實驗室普遍存在人員結(jié)構(gòu)不合理、高層次領(lǐng)軍人才缺乏、引進(jìn)海內(nèi)外高層次人才比較困難、培養(yǎng)中青年學(xué)術(shù)骨干周期較長等問題，特別是能夠引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展的大師級專家太少。高級人才不愿意進(jìn)入或留在企業(yè)國家重點實驗室，主要原因在于學(xué)術(shù)發(fā)展空間狹小、脫離主流科研圈子、企業(yè)綜合條件落后明顯等。（3）大型儀器設(shè)備配置不足且使用效率低下[4]。普遍存在專業(yè)實驗技術(shù)人員不足，特別是高層次實驗技術(shù)人員匱乏，導(dǎo)致大型儀器設(shè)備開放程度較低，使用效率低下，不能很好的發(fā)揮利用國家重點實驗室的科研平臺的創(chuàng)新核心作用。（4）科研成果轉(zhuǎn)化率低。許多耗費了大量人力、物力，凝聚了無數(shù)科研人員心血取得的先進(jìn)成果不能及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，不能為企業(yè)經(jīng)營和社會經(jīng)濟的發(fā)展服務(wù)。（5）管理機制問題。如何定位依托企業(yè)、實驗室及產(chǎn)業(yè)化之間的關(guān)系；如何制定適于企業(yè)和實驗室共同發(fā)展的評估體系；如何完成學(xué)術(shù)價值與市場價值之間的結(jié)合與轉(zhuǎn)換；如何處理長期潛心科研與短期利益驅(qū)動之間的矛盾。

但也應(yīng)該看到，企業(yè)國家重點實驗室的建立與完善將為企業(yè)深入開展創(chuàng)新轉(zhuǎn)型提供絕佳的契機。（1）提高投入積極性。擁有國家級科研平臺使企業(yè)能夠更好地利用國家宏觀科技規(guī)劃、科技政策的導(dǎo)向和傾斜作用，使企業(yè)尤其是民營企業(yè)作為研究開發(fā)投入的主體，也能夠最大程度地獲得政府科研經(jīng)費，避免投入不足的問題。（2）資源整合。充分利用國家重點實驗室“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制，強化企業(yè)國家重點實驗室作為開放式研發(fā)平臺的建設(shè)，在學(xué)術(shù)交流、吸引人才、共享儀器、成立聯(lián)盟、國際合作等方面深度探索。（3）創(chuàng)新環(huán)境改善?？萍紕?chuàng)新環(huán)境是指有益于人們發(fā)揮創(chuàng)造精神、能夠推動創(chuàng)造活動獲得成功的各種因素和條件，是科技創(chuàng)新賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。創(chuàng)新環(huán)境是創(chuàng)新的軟實力，涉及到創(chuàng)新管理體制、創(chuàng)新政策及創(chuàng)新文化等，直接影響到創(chuàng)新人才培養(yǎng)、學(xué)科領(lǐng)域及整體創(chuàng)新能力的提升。優(yōu)良的創(chuàng)新環(huán)境在一定程度上可彌補創(chuàng)新資源（硬環(huán)境）不足。（4）突出自身特色，重視企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)與國家公共資源、行業(yè)共性需求和社會公益性研究任務(wù)的匯交，在此基礎(chǔ)上完善技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈、在參與世界科技競爭中尋求自我的可持續(xù)發(fā)展之路。

5　助推新一代氯堿膜產(chǎn)業(yè)化

國家重點實驗室的建設(shè)將大大強化和推動氯堿膜的研發(fā)進(jìn)程。以DF988為代表的第一代國產(chǎn)氯堿膜在2010年成功實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，至今已經(jīng)在國內(nèi)外完成工業(yè)替代超過30家，裝備規(guī)模超過30萬t/a，既有鈉堿工藝也有鉀堿工藝。典型客戶包括中鹽常州化工、營口贏創(chuàng)三征、蘇化張家港、上海氯堿、甘肅中天化工（原鹽鍋峽化工總廠）、衡陽建滔化工和青島海晶等，國際客戶有泰國Siam PVS化學(xué)公司、泰國Nirankarn公司和德國Fuma科技公司等，并取得了理想的效果。主要適用槽型包括小單極槽、大單極槽、強制循環(huán)復(fù)極槽、自然循環(huán)復(fù)極槽以及高電密和膜極距電解槽等幾乎目前行業(yè)所有槽型。DF988氯堿膜運行時間最長的為中鹽常州化工股份有限公司的一臺F2槽，到目前為止已經(jīng)連續(xù)運行達(dá)到44個月，成為具有示范意義的國產(chǎn)離子膜應(yīng)用裝置。除氯堿行業(yè)外，國產(chǎn)氯堿離子膜在醫(yī)療、海水淡化、有機合成（如電解生產(chǎn)四碳酸）以及無機鹽（如硫酸銨、鉻酸鹽等）電解等電化學(xué)領(lǐng)域也已實現(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用。然而,隨著氯堿行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)節(jié)能減排壓力的不斷增加，應(yīng)用更加節(jié)能的膜極距電槽、配套帶有犧牲芯材的新一代氯堿膜已經(jīng)成為硬性需求。因此，研發(fā)生產(chǎn)低阻、高效、長壽命的新一代氯堿膜已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。

新一代氯堿膜將通過更優(yōu)化的全氟磺酸和羧酸樹脂結(jié)構(gòu)及匹配性保證阻止氫氧根離子滲透的前提下有更高的離子交換功能；通過提高纖維的取向結(jié)構(gòu)，提高增強材料模量，在保證膜強度的情況下進(jìn)一步降低網(wǎng)線的橫截面積，降低膜電阻；通過在膜表面采用立體形貌修飾的納米效應(yīng)設(shè)計等手段使表面具有更好的脫氣性。通過新型成膜樹脂、纖維材料及無機涂層制備技術(shù)、膜結(jié)構(gòu)控制技術(shù)等多方面的綜合提升，實現(xiàn)高電密離子膜優(yōu)異的使用性能。

DF988氯堿膜與新一代氯堿膜的層間構(gòu)造對比示意圖見圖1。比較2種膜的截面結(jié)構(gòu)可見，區(qū)別于DF988氯堿膜明晰的全氟磺酸和羧酸膜層間界面結(jié)構(gòu)，新一代氯堿膜的全氟磺酸和羧酸膜層的接觸層為漸變的無明顯界面的混合過渡結(jié)構(gòu)。這種特殊的結(jié)構(gòu)避免了原有通過多層膜疊層熱壓復(fù)合帶來的層間雜質(zhì)積聚、復(fù)合不良等缺陷，實現(xiàn)了全氟磺酸層和全氟羧酸層之間形成無界面融合狀態(tài)，顯著提高了2層之間的耐剝離性能，具有不易脫層起泡的獨特性能。

圖1　氯堿膜的層間構(gòu)造示意圖

膜材料表面的性能（如粗糙度、親水性、疏氣性、導(dǎo)電性、耐熱性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性及電化學(xué)活性等）取決于其表面結(jié)構(gòu)，因此膜表面結(jié)構(gòu)的設(shè)計與控制具有重要的意義。通過材料表面微結(jié)構(gòu)調(diào)控從而實現(xiàn)膜材料功能化是材料表面改性的一個研究熱點。涂層的結(jié)合包括涂層與基體表面的結(jié)合及涂層中粒子與粒子的結(jié)合。前者的結(jié)合強度稱為結(jié)合力；后者的結(jié)合強度稱為內(nèi)聚力。熔融狀態(tài)的噴涂粒子在與基本表面碰撞時，其變形粒子與基體表面的凹凸粗糙面機械地咬合，這種結(jié)合被稱為“拋錨效應(yīng)”，是一種機械結(jié)合；而當(dāng)涂層與基體表面的粘附是由范德瓦耳斯力 （存在于中性分子或原子之間的一種弱的電性吸引力）所引起的，則是物理結(jié)合；當(dāng)基體表面與噴涂物發(fā)生反應(yīng)而形成化學(xué)鍵連接時，其涂層和基體表面的結(jié)合稱為化學(xué)結(jié)合；當(dāng)噴涂粒子與基體表面原子形成互相擴散時，就稱為顯微冶金結(jié)合。新一代氯堿膜的涂層與基體之間以物理結(jié)合為主，其他結(jié)合為輔。

圖2　氯堿膜表面結(jié)構(gòu)改善

由圖2可以看出，經(jīng)過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計和涂覆工藝，新一代氯堿膜的表面結(jié)構(gòu)具有更明顯的粗糙度，和更精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)，這對于有效提高氯堿膜在使用過程中的親水性和疏氣性具有顯著的效果。而且，通過采用特殊的溶液配方和熱處理工藝，賦予成型的3D立體結(jié)構(gòu)更好的機械強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大大延長了工作壽命。

構(gòu)建高效可控的離子傳輸通道對膜分離、藥物控釋、能源新材料等領(lǐng)域發(fā)展具有重要促進(jìn)作用。而在微米-納米尺度上，響應(yīng)外部環(huán)境條件，實現(xiàn)識別、捕捉、可控傳輸特定離子或分子是熱點研究方向之一。新一代氯堿膜采用纖維模板法構(gòu)建微米尺度網(wǎng)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)見圖3。將精巧設(shè)計的橫縱向交錯排列的纖維材料植入膜基體，在膜成型后將纖維材料抽除，在膜內(nèi)形成具有微米多通道、微米孔徑和規(guī)則的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通道直徑約10 μm。由于膜內(nèi)部存在大量的微結(jié)構(gòu)，使得膜整體具有極大的比表面積，實現(xiàn)極好的傳質(zhì)效果和傳熱能力，從而明顯降低跨膜電壓，更適合于目前主流的膜極距高電密自然循環(huán)電解槽。

圖3　氯堿膜截面結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

通過微納結(jié)構(gòu)調(diào)控，膜內(nèi)還存在納米級離子通道，實現(xiàn)多尺度的離子傳輸效應(yīng)[5]。在擠出加工過程中，磺酸樹脂分子鏈?zhǔn)艿嚼烊∠蚝屠鋮s收縮等，形成不平衡構(gòu)象。在電解初期，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自由的穩(wěn)定的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，逐漸形成離子簇和結(jié)晶區(qū)等微觀結(jié)構(gòu)，并初步組成親水的離子簇區(qū)域，鄰近的離子簇之間形成疏水的分子疏松區(qū)域，從而在整個膜的法向方向形成某種程度上有序的納米級離子通道。

與開發(fā)的第一代全氟離子膜（1.35 m寬）相比，新一代氯堿膜幅寬將提高到1.50 m，滿足包括氯工程槽在內(nèi)的所有槽型。將采用新一代樹脂和成膜技術(shù)，使膜材料厚度降低到250 μm左右，而強度仍能滿足使用要求。將在表面實現(xiàn)微納米級親水涂層改性，在內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)隧道式離子通道。這些手段將有效降低膜電阻，延長膜的使用壽命（從3年提高到4～6年），提高膜的使用經(jīng)濟性。新一代的氯堿全氟離子膜將能夠在更高的電流密度下運行，同時槽電壓不變甚至更低。

6　結(jié)語

企業(yè)國家重點實驗室作為國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，從誕生就攜帶著“讓企業(yè)成為創(chuàng)新主體”的愿望。企業(yè)國家重點實驗室作為一種嶄新的科研模式，目前在國內(nèi)尚屬新生事物，民營企業(yè)建設(shè)國家重點實驗室更是缺乏現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，對于實驗室建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題，要積極研究與探索。實驗室在建設(shè)上，應(yīng)本著堅持科研效用最大化、可持續(xù)性研究和服務(wù)企業(yè)的原則，充分利用企業(yè)現(xiàn)有資源（技術(shù)資源、人才資源、硬件資源等）做好建設(shè)工作。

“國家重點實驗室”不僅僅是一塊“金字招牌”，更是代表某個領(lǐng)域或行業(yè)國家級基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究水平的重要標(biāo)志。新建國家重點實驗室在建設(shè)期內(nèi)，一定要立足長遠(yuǎn)做好長遠(yuǎn)規(guī)劃，高標(biāo)準(zhǔn)、高要求、前瞻性的完成建設(shè)任務(wù)，為實驗室的評估和發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

［1］王學(xué)軍，房紹霞，張永明．氟化工行業(yè)與含氟材料國家標(biāo)準(zhǔn)分析．現(xiàn)代化工，2012，33（3）：1－6．

［2］侯宏飛，貢集勛，羅小安，等．重點實驗室的建設(shè)與發(fā)展．中國科學(xué)院院刊，2012，27（6）：726－730．

［3］吳根，楊曉秋，李旭彥．企業(yè)國家重點實驗室發(fā)展現(xiàn)狀及對策．中國基礎(chǔ)科學(xué)，2014，4：29－32．

［4］丁寅，鞠幌先，朱玉華．國家重點實驗室大型儀器平臺的建設(shè)與管理研究．實驗技術(shù)與管理，2012，29（11）：214－216．

［5］王學(xué)軍．全氟磺酸樹脂在氯堿膜中的作用機理探析．化學(xué)世界，2013，54（7）：429－434．

Constructing State key laboratory to boost the industrialization of new generation of chlor-alkali membrane

WANG Xue-jun1，2，ZHANG Dong-liang1，2，ZHANG Zheng-dong1，2，SONG Xu-kai1，2，WANG Li1，2
（1.State Key Laboratory of Fluorinated Functional Membrane Materials，Huantai 256401，China；2.Shandong Dongyue Polymer Material Co.Ltd.,Zibo 256401，China）

Based on the construction experiences of scientific research innovation platform of Dongyue group，the effects of state key laboratory in construction of innovation system were analyzed briefly.The challenge and opportunity of state key laboratory of enterprise were discussed，which play a promoting role for industrialization progress on research and development of new generation of chlor-alkali membrane.

state key laboratory；ion-exchange membrane；platform construction；scientific innovation；private enterprises

TQ114

B

1009－1785(2016)11-0039-05

2016-05-20