近日，南京工业大学生物与制药工程学院教授郭凯团队的发明专利“一种植物油多元醇及其制备方法与应用”荣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，由此专利建立了完备的专利群并布局了国际专利，开发出生物基聚氨酯新材料，广泛用于交通、建筑、电子、家居等领域，实现具有自主知识产权的万吨级规模产业化。
微化工生产装置。课题组供图生物基聚氨酯防腐涂料用于化工装置防腐的应用场景。课题组供图
聚氨酯在建筑、电器、家居等众多行业应用广泛，全球市场年生产量约2300万吨，其中，我国年产量超1650万吨。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，由美国、德国等国外企业把持，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重要挑战，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存在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，而切成薄片来涮羊肉的时间大大缩短，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方面要求较高，这种涮羊肉式的微化工反应方式解决了传统反应技术难题。”
此外，团队通过流场结构设计，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。项目合作单位在此基础上建成了年产量达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。
据悉，中国专利金奖由国家知识产权局与世界知识产权组织共同评选，旨在鼓励和表彰在实施创新和推动经济社会发展等方面作出突出贡献的专利权人和发明人。全国范围内仅有30项专利被授予本届中国专利奖金奖，其中，全国高校仅3项专利获此殊荣。
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