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中纺院为何要全力打造纤维新材料产业技术创新基地?如何打造?

中纺院为何要全力打造纤维新材料产业技术创新基地?如何打造? 纺织科学研究
2016-07-14
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导读:中国纺织科学研究院全力打造的纤维新材料产业技术创新基地,不是简单的一块土地,几间厂房,几台设备。它是一个生命体,是人、设备、机制的有机组合,还要开放合作,有“朋友圈”。


本文作者李鑫系中国纺织科学研究院副院长

天津武清,有一座试验基地格外引人注目,它是中国纺织科学研究院(以下简称“中纺院”)全力打造的纤维新材料产业技术创新基地(以下简称“创新基地)的“试验田”——纤维新材料产业化技术研发基地(以下简称“武清基地”),为纺织行业提供了国内功能最为完备的纤维新材料产业化技术研发条件设施。武清基地建筑面积3.1万平方米,总投资已超过3亿元。



制造业创新中心(工业技术研究基地)建设工程,在《中国制造2025》中,被列为完善国家制造业创新体系的第一要务。按照要求,将围绕重点行业转型升级和新一代信息技术、智能制造、增材制造、新材料、生物医药等领域创新发展的重大共性需求,形成一批制造业创新中心(工业技术研究基地),重点开展行业基础和共性关键技术研发、成果产业化、人才培训等工作。

武清基地承担了包括国家科技支撑计划“十二五”优先启动项目“超仿棉合成纤维及其纺织品产业化技术开发”在内的多项重点科技开发任务,并在国家发改委、工信部的支持下,实施了“纤维新材料产业化技术研发基地”、“高温袋式除尘技术与应用公共服务平台”、“新一代聚己内酰胺产业化技术研发基地”等能力建设项目。自2013年5月正式投入运行以来,创新基地已初步显现出其集纤维新材料关键技术开发、中试试验、技术集成、高技术示范为一体的综合优势。

对中纺院而言,建设武清基地,是其培育具有国际竞争力的创新基地,以强力支撑中国纺织产业向价值链中高端迈进的关键一环。


一个关键的机遇

当产业升级需求和中纺院发展需要相互交织,共同酝酿创新基地时,一个关键机遇到来了——被当时联合会领导称为纺织工业“头等大事”的超仿棉项目启动。

目前,武清基地建成了多功能柔性化的连续聚合、纺丝、加弹、薄膜拉伸中试示范生产线和化纤纺丝关键装备计算机仿真平台,为行业提供了功能完备的纤维新材料产业化技术研发条件设施,同时也强化了中纺院在纤维新材料领域从应用基础研究—小试研究—中试验证—工程化开发和产业化的全链条研究开发能力和条件。

可以说,建设创新基地,既面向中国纺织产业的升级需求,也是中纺院自身发展需要。

聚酯纤维是最重要的合成纤维品种。虽然我国聚酯纤维工业整体水平较高,但仍面临产品结构不合理,同质化竞争激烈;制约行业发展的重大关键技术自主创新水平亟待提升;纤维制造和应用相脱节;清洁生产水平有待提升等突出问题亟待解决。同时,为保证粮食耕地,棉纤维等天然纤维的供给日益紧张。因此,高品质、高功能、低能耗、低排放的新一代合成纤维材料产业化,成为实现纺织产业升级的主体工作,意义重大。

工程科技承担着把科学知识转化为现实生产力的重大任务,但工程科技创新能力薄弱是国内的突出问题,尤其是重大核心技术缺乏工程化试验基地,制约了科技成果向现实生产力的快速转化。

因此,建设创新基地,切实提升工程技术开发、中试及产业化前期验证能力,是科技成果向现实生产力快速转化的有效途径,更是产业技术自主创新的必由之路。

另一方面,作为纺织行业最大的综合性研发机构,中纺院在发展过程中面临着硬件条件老化、资金缺乏的难题,尤其是人才断层问题突出:一批有实际工作经验的科研团队骨干人员陆续退休,而经过良好学术训练的青年科研骨干缺乏实践环境。

当产业升级需求和中纺院发展需要交织,共同酝酿建设创新基地之时,2010年底,一个关键机遇到来了——科技部“十二五”科技支撑计划项目“超仿棉合成纤维及其纺织品产业化技术开发”优先启动。这是纺织行业多少年来国家资金数额最大的科研项目,其核心任务之一,是建设一条具备多点在线添加功能的聚酯纤维连续聚合柔性制造试验线,开发出超仿棉聚酯纤维。这条试验线,后来成为武清基地一期的重点建设项目,也是超仿棉项目的主要成果之一。

2011年6月30日,中纺院院务会通过了成立武清试验基地的决定。当年12月8日,中纺院隶属的中国通用技术集团董事会通过决议。2012年03月18日,武清试验基地土建正式动工。

2012年8月,为了更好地发挥武清试验基地的科研功能,中纺院新设了分支机构——中国纺织科学研究院纤维新材料分院(以下简称“纤维新材料分院”)。


基地设计四大功能

产业技术创新基地是个生命体,既要有人、有设备,还要有机制,还要开放合作,有“朋友圈”。

5月19日,国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》。《纲要》指出,围绕国家重大任务,有效整合优势科研资源,建设综合性、高水平的国际化科技创新基地。《纲要》要求面向国民经济的主战场,明确我国创新发展的主攻方向,在关键领域尽快实现突破,力争形成更多竞争优势。

结合国家战略和行业需求,在借鉴国内外先进经验的基础上,中纺院对创新基地设计了四大功能:一是突破产业关键核心技术,主要通过承担国家和企业的科技开发重大项目来实现;二是形成工程推广和企业孵化所需的产业化技术;三是通过小批量、高附加值的高新技术产品生产,起到技术示范和市场准备作用;四是培养具有产业化技术开发经验的青年科技人才与项目团队。

可以看到,创新基地的功能设计中有技术、有工程、有产品,同时还有人,它将传承中纺院建院60年以来可贵的创新精神,成为培养行业新材料人才和团队的“黄埔军校”。而能够支撑创新基地实现这些功能的,是中纺院多年来积淀的雄厚技术、科研管理、工程经验与人才储备。

自1980年10月联合国开发计划署援建我国的合成纤维研究中心项目正式签约开始,纤维材料的工艺、技术与装备研发成为中纺院的重要工作。1992年开始建设的国家合成纤维工程技术研究中心,1999年开始建设的纤维基复合材料国家工程研究中心,2007年开始建设的生物源纤维制造技术国家重点实验室,2011年开始建设的纤维新材料产业化技术研发基地(武清基地),使创新基地拥有了纤维新材料产业技术创新的独特资源和优质资源。

目前,创新基地拥有员工约200人。其中,科研与管理120人,技术工人80人,具有研究生学历人员及高级职称人员比例约50%。

中纺院创新基地的特色之一,是具有完整的产业技术创新链。其致力于从纤维、纺织染整、涂层复合到纺织新材料完整技术创新产业链的研究开发,涵盖新材料、新工艺、新设备,实现从应用基础研究、产业化前期验证、小试及中试放大、标准检测到工程化、产业化的一体化技术和产品开发生产体系。在质量评价与标准方面,依托中纺院作为纺织标准检测公共服务平台的独特优势,有利于解决科技成果转化中长期存在的瓶颈问题,高度吻合国家“三品战略”。


锁定绿色制造、智能制造技术


创新基地重点研究领域包括:新一代合成纤维材料、生物资源纤维材料、高性能纤维材料、产业用纤维及其复合材料四大方向。

作为纤维新材料工程化技术研发及产业化应用基地,创新基地将重点研究领域锁定在四个方向:新一代合成纤维材料、生物资源纤维材料、高性能纤维材料、产业用纤维及其复合材料四大方向。这些重点研究领域,与国家战略息息相关。

《国家创新驱动发展战略纲要》指出,要加快工业化和信息化深度融合,把数字化、网络化、智能化、绿色化作为提升产业竞争力的技术基点。要发展智能绿色制造技术。对传统制造业全面进行绿色改造,由粗放型制造向集约型制造转变。加强产业技术基础能力和试验平台建设,提升基础材料、基础零部件、基础工艺、基础软件等共性关键技术水平。

科技部在“十三五”开局之年启动了绿色制造重大专题调研,为构建新常态下绿色制造技术创新体系提供决策依据。

今年5月,国家发改委、工信部组织实施制造业升级改造重大工程包。其中,高端装备发展工程中的新材料专用装备自主化工程,包括了组织新材料装备生产企业与材料生产企业开展联合攻关,重点发展高性能纤维及其复合材料等四大类材料加工制备,提升核心装备配套保障能力的内容。在关键新材料发展工程中,强调要重点推动生物基材料等产业化,重点发展产业用纺织材料。此外,还指出要加强新材料支撑能力建设工程:建设国家新材料性能测试评价中心、材料基因技术研究平台等,加快建立产业共性技术支撑体系。

目前,创新基地建成或在建的新一代合成纤维材料产业化技术研发试验线,包括:2000吨/年聚酯纤维连续聚合纺丝柔性试验线,4500吨/年聚己内酰胺连续聚合柔性试验线,新溶剂法纤维素纤维连续溶解-纺丝-溶剂回收试验线。在产业用纤维及其复合材料方面,建设了高温袋式除尘公共服务平台。在高性能纤维关键技术与装备研发方面,聚苯硫醚纤维、超高分子量聚乙烯纤维的研发卓有成效。此外,中纺院与天津工业大学合作建设了全日制材料工程专业工程硕士学位研究生联合培养实践基地。

 高品质、高功能、低能耗、低排放的新一代合成纤维材料产业化,是实现纺织产业升级的主体工作。其中,聚酯和聚酰胺纤维产量占合成纤维材料的90%以上。武清基地以在线添加连续聚合工艺与装备、新型反应器及纺丝关键设备、功能母粒等纤维材料制造技术为核心,与纺织、染整、涂层、复合、膜成型等应用技术相结合,并于质量指标控制体系、标准研制等基础工作紧密衔接,研究开发了新一代聚酯、聚酰胺纤维及膜材料的制造及应用成套技术,快速实现新技术转移和新产品的市场化应用。

创新基地建设了高温袋式除尘技术开发与应用公共服务平台,包括建立袋式除尘技术的滤料与滤袋产品标准及检测体系,承担滤料及制品的质量分析、检测等;研究滤料失效机理,工况条件对滤袋使用寿命的影响规律,建立使用寿命评估模型,制定滤袋使用及维护的技术规范;还致力于新型滤料、滤袋的研究开发工作,以及滤料回收的应用技术开发和应用。

 在滤料开发上,创新基地自主研发国产聚苯硫醚纤维纺丝工艺和装置的全套软硬件技术,实现了工程化,推广4000吨/年聚苯硫醚短纤维和1000吨/年聚苯硫醚长丝生产线,实现了稳定运行,产品性能指标达到国外同类产品水平,填补了国内空白,为聚苯硫醚纤维大型化工程设计提供了重要的技术基础。“聚苯硫醚纤维产业化技术与工程”荣获国家科技进步二等奖。

此外,在复合纤维纺丝技术、复合型导电纤维产品、超高分子量聚乙烯纤维干法纺丝技术及产品开发方面,创新基地均拥有雄厚的实力。


核心价值是自主创新

突破关键技术、发挥创新体系功能、借力资本与市场,在高新技术纤维材料产业化开发与应用领域,成为有国际竞争力的国家级创新基地。

创新基地的核心价值体现,归根到底还是自主创新。“十三五”期间甚至更长的一段时间里,创新基地的发展可以概括为三个重要方面。

1
聚焦纤维新材料领域,提升重大关键技术的自主创新能力。

纤维新材料是纺织产业结构调整和新兴领域发展的基础和关键。创新基地将以提升纤维材料的绿色制造、智能制造水平为主线,以新一代聚酯、聚酰胺纤维材料,新溶剂法纤维素纤维,新型生物基合成纤维,超高分子量聚乙烯纤维,聚苯硫醚纤维材料等为重点,开展关键核心技术与装备的研究,力争取得若干有自主知识产权和具有显著经济、社会和环境效益的产业化成果。

一流的科技成果与一流的人才团队互为因果。通过重大关键技术攻关,加快培养出工作严谨、讲求逻辑,注重机理、模型和定量分析的具有科学家素养的青年工程技术人员和高水平团队,形成在纤维新材料制造技术领域的国际竞争力。

2
强化开放合作,构建以纤维新材料为核心的产业技术体系。

全球纺织产业的竞争从单个产品、单个企业的竞争转变为产业链的竞争,并在逐渐发展为产业体系、价值网络的竞争。要建成纺织科技强国,就要从根本上扭转纺织科技资源分割、分散和低水平重复、关键环节缺失的状态,构建、发展高水平的产业技术体系。

以正在开展的国家“十三五”重点项目高品质原液着色纤维开发及应用为例,产业技术体系至少包含了三个维度的内容:一是从颜料/染料、色母粒/色浆、原液着色纤维与纱线、织物、面料到终端纺织品,整个产业链各环节、各行业的加工制造工艺技术;二是除了材料加工制造工艺技术之外的标准、分析检测、精密仪器、数字化与网络等不同领域的专业技术,以及与市场应用紧密相关的供应链管理、品牌建设、知识产权管理等专业化管理;三是从基础研究、小试研究、中试验证、工程放大到产业化的紧密结合、循环递进的创新链。

构建、发展高水平的产业技术体系核心在于保证各个优质资源之间能够经受一定时间的磨合,最终形成优势互补、创造增量价值的稳定合作关系。创新基地将更加坚定开放、合作的理念,更大力度创新合作机制,构建以纤维新材料为核心,要素完整、功能完备、运行稳定的产业技术体系。

在提升原始创新能力方面,重点加强与国际、国内高水平课题组和专家的合作,提升基础研究水平、扩大小试技术来源,力争通过新型有机中间体、生物基单体、新型催化体系、新型纳米材料、反应过程控制等方面的新突破,研制出有自主知识产权的高技术纤维材料、高端产业用纺织品及装备,发挥产业链前端创新的基础和带动作用。

在提升产业链协同创新能力方面,重点加强化纤产业技术创新战略联盟的建设,不断优化、完善联盟组织结构、合作机制和管理方式,稳固产业技术创新链各环节的共同利益,提升各环节的合作水平和对市场的响应能力。重点吸纳行业外的优质资源加入联盟并发挥重要作用。

3
借力资本市场,提升市场化水平。

纤维新材料创新基地的主要任务还是面向国民经济主战场。毫无疑问,市场是最终的评判者。由于面向市场的重大创新充满了不确定性,借助企业家和投资者,更真实地感知市场需求,保证投资强度,加快转化过程以把握市场时机等等,与技术要素同样是必不可少。

借力资本市场,不仅仅是需要资金,更重要的是建立在对投资负责基础上的对市场的理解、判断和把握,是更为高效的运行管理机制和人才激励机制,是建立在资本纽带上的多方资源深度整合。

产业基金正在成为一个重要工具。《国家创新驱动发展战略纲要》提出,“充分发挥科技成果转化、中小企业创新、新兴产业培育等方面基金的作用,引导带动社会资本投入创新”。日前,国家发改委、财政部、工业和信息化部牵头发起,联合国家开发投资公司、中国工商银行等其他投资主体共同出资设立了先进制造产业投资基金,首期规模200亿元,其中中央财政出资60亿元,采用有限合伙制,按照市场化原则独立运作。

近期,在医用纺织品、生物基材料、复合材料和环保与循环利用技术等重点项目上,中纺院积极探索与实力雄厚的投资公司和纺织行业重点企业等优势资源方合作成立产业基金。通过项目的公司化运营,创新管理机制和激励机制,充分发挥科技、资本和企业等各方优势,加快科技成果市场转化的效率和效益,并形成良性循环。

在中国纺织科学研究院60年的积累基础上,经过近期的大力投入,纤维新材料产业技术创新基地站在一个新的高点。经过今后5~10年甚至更长时间的奋斗,使创新基地成为纺织产业重大关键技术的重要供给源,成为我国纺织产业技术创新体系的核心力量,从而为巩固、提升我国纺织产业的国际竞争优势,加快产业进入全球价值链中高端提供强大支撑,这既是创新基地的价值体现,也是创新基地的使命。


本文节选自《纺织科学研究》杂志7月刊

中纺院纤维新材料纺织产业创新基地建设吸取了来自国内及国外的经验和启示。关注“纺织科学研究”了解更多精彩内容~


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