近日，南京工业大学生物与制药工程学院郭凯教授团队的发明专利“一种植物油多元醇及其制备方法与应用”获第二十五届中国专利奖金奖。该项目创新植物油多元醇结构，开发了高效制备植物油多元醇制造工艺，生产出生物基聚氨酯新材料，并实现万吨级规模产业化。
聚氨酯由多元醇和异氰酸酯聚合而得，其原料对石化资源依赖重，部分高端产品进口依存度高，被国外企业把持，产品价格居高不下。“开发生物基聚氨酯及单体料多元醇可对石化产品形成补充，且高效固碳。”郭凯介绍道。然而，生物基聚氨酯全产业链面临着严重挑战，尤其是高性能单体料植物油多元醇产品存在空白，市场现有的多元醇产品难以满足高端应用需求且成本高。与此同时，高效制造植物油多元醇的技术及装备匮乏，传统的釜式反应难以实现高效生产。
为此，郭凯团队以植物油为原料，经官能团衍生活化开发植物油多元醇系列产品。团队成员、该校生物与制药工程学院副院长方正教授介绍说，在此过程中，团队采用微化工及过程放大技术，在温和条件及较短反应时间内即能完成相关反应过程，且反应选择性显著提高，使设计的结构能够精准构建，而传统釜式反应则无法精确完成此反应过程。
方正把这种反应技术形象地比喻成“涮羊肉”：“就像烤羊肉、炖羊肉需要较长时间，且里外受热不均，而将羊肉切成薄片来涮则时间会大大缩短，加热非常均匀。植物油转化成生物基聚氨酯单体过程对反应均一性、过程可控性及绿色化程度要求较高，这种‘涮羊肉式’的微化工反应方式解决了传统反应面临的技术难题。”
此外，团队还通过流场结构设计，实现边界尺度有效外扩，完成单通道万吨产能，结合可控聚合技术，实现系列生物基聚氨酯材料开发及多场景下游的应用。项目合作单位采用该技术建成了年产量达5万吨的生物基聚氨酯多元醇生产线，覆盖15万吨生物基聚氨酯产品，广泛应用于隧道建设、工程防腐、建材胶粘、电子灌封、家居医护等领域。
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