曹鴻璋：在高分子材料領域開辟稀土功能助劑國產替代的通路
2025年03月03日 10:33 1782次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 稀有稀土 作者： 賈婷婷
曹鴻璋在實驗室進行研發實驗。
全球高分子材料市場規模超2萬億美元，其中，塑料制品是高分子材料市場中最大的應用領域，占據約60%的市場份額。
然而，我國用于高分子材料的助劑，因其性能指標差異，且含有鉛、鎘、砷等重金屬元素，不僅不能滿足高端用戶需求，還會造成不同程度的環境污染。而進口助劑雖綠色環保卻價格昂貴，又為下游用戶增添了成本負擔。
稀土是我國重要戰略資源，稀土高分子功能助劑具有綠色環保、相容性好、成本低、高效等優勢，是實現高分子材料高性能化、精細化、功能化、專用化和系列化的有利材料；稀土高分子功能助劑以拓展鑭鈰輕稀土應用為出發點，響應我國新材料產業發展高要求，是集原材料催化合成、高分子改性、產品制造于一體的新型產業。
基于此，經過20余年的深耕探索，包頭稀土研究院創新研究團隊負責人、全國高分子材料領域專家曹鴻璋帶領團隊開辟了稀土在塑料、橡膠、涂料等高分子材料中作為功能助劑應用這一全新領域。曹鴻璋團隊利用稀土化合物獨特的物理、化學特性，通過結構設計引入高分子材料助劑，提高助劑與高分子材料基材的相容性、分散性和功能性, 成功開發出稀土熱穩定劑、稀土復合阻燃劑等多種高分子材料用稀土功能助劑，不僅有效解決我國鑭鈰輕稀土過剩積壓、應用不平衡難題，還打破了同性能產品長期依賴進口的局面。
但在研發過程中，團隊掌握核心技術并非一蹴而就。
曹鴻璋說，為了解決聚氯乙烯（PVC）熱穩定性差的缺點，團隊做了大量實驗進行性能指標比對，研發出了符合歐盟RoHS指令及REACH法規要求的綠色環保PVC稀土熱穩定劑，解決了稀土穩定劑初始穩定性差難題。研究成果經內蒙古自治區科技廳組織專家鑒定，達到國際先進水平。
該團隊還利用鑭鈰稀土協效改善高分子材料耐熱性能和抑煙性能的優勢，發明了適用于不同橡塑制品的稀土復合阻燃劑制備技術，目前已完成了從小試到中試再到工業試驗的全過程驗證。經第三方成果評價機構組織院士專家評價，達到國內領先水平。
針對聚乳酸（PLA）硬且脆、耐熱性不佳，以及高端助劑仍依賴進口的“卡脖子”問題，曹鴻璋團隊發明了特殊形貌和粒度的系列無機稀土化合物制備方法，形成了系列稀土聚乳酸功能助劑關鍵制備技術，經第三方成果評價機構組織院士專家評價，達到國際領先水平。目前，以上研究成果已全部得到應用，均成功實現產業化。
“一路走來，科研項目得以順利開展，除了研發人員的攻堅克難、不懈努力，更離不開各級政府在資金、場地等方面的大力支持。其間，為了加速科技成果轉移轉化，我們還建設了一條年產5000噸稀土復合穩定劑的中試生產示范線，孵化了內蒙古自治區首家國有企業股權激勵科技公司。”曹鴻璋表示。
為打通成果轉化落地“最后一公里”，將項目研究成果轉化成實實在在的經濟效益，曹鴻璋還積極推動制造模式和商業模式“雙創新”，面向個性化、定制化消費需求，實施“一包化技術定制”模式，提供一站式技術服務，先后在華南、華東、華北地區等幾十家企業做連續生產工業試驗，認真整理反饋信息進行技術改進，促進產品精益求精。目前，已與十余家應用單位建立了供貨關系。
“積跬步，行千里。在當前稀土行業供需格局重塑和高質量發展的迫切需求下，我和團隊將一起攻堅克難，在推動自身技術升級的同時，積極布局新領域、開發新產品，推動稀土產業鏈向終端應用延伸，在稀土高分子材料科研領域不斷創造新的奇跡，為包頭‘兩個稀土基地’建設貢獻新的力量。”曹鴻璋說。
責任編輯：任飛
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