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七大技术平台(二)丨多次助力鼎龙立足行业!鼎龙高分子合成技术平台

七大技术平台(二)丨多次助力鼎龙立足行业!鼎龙高分子合成技术平台 鼎龙控股集团
2021-07-06
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导读:高分子合成技术平台


在湖北鼎龙控股股份有限公司研发楼二楼长廊的墙面上,张贴着员工团建或是员工家人的彩色照片,照片上绚丽的色彩都是由鼎龙自己制造的彩色聚合碳粉呈现的。二楼评价实验室里摆放着打印这些照片的机器,价值上千元到上百万元的打印机复印机装着鼎龙制造的彩色聚合碳粉以每分钟数十张甚至数百张的速度打印,目的就是为了检测鼎龙制造的彩色聚合碳粉质量。
彩色聚合碳粉是鼎龙在打印复印通用耗材领域继电荷调节剂之后的第二个突破,是鼎龙高分子合成技术平台第一个打破国外20多年垄断的产品。“当时的每个环节都很困难,但是在技术平台的支撑下,一切都能迎刃而解。”湖北鼎龙控股股份有限公司副总工程师李云峰是这个平台的带头人,见证了高分子合成技术平台在不同领域的完美跨越。


彩色聚合碳粉


荣获工信部技术发明一等奖




01
2003年,鼎龙依靠有机合成平台打破了国外对电荷调节剂的垄断,实现了量产。鼎龙再一次把目光转向了电荷调节剂的下游产品彩色聚合碳粉,彩色聚合碳粉主要由颜料、树脂、硅研磨粒子等组成,制备过程复杂,科技含量高,是典型的高分子材料。当时世界彩色聚合碳粉的生产和技术除了日本“三菱化学”一家兼容厂商外,几乎全部控制在机器生产厂商手中,如日本“佳能”、“柯尼卡”、“富士”、“理光”、美国“施乐”等,并且要和彩色打印机捆绑销售,销往中国的彩色聚合碳粉不仅要看厂家的生产排期而且要先支付货款。
为了打破垄断局面,2006年,鼎龙针对彩色碳粉的研发建立了第二个材料技术平台——高分子合成技术平台。鼎龙在电荷调节剂产品上的成功经验和再次打破垄断的决心,吸引了高分子化学、胶体与表面化学、粉体工程等多个学科领域的博士加入。“搞技术的人有自己的骄傲,有时喜欢单干,我所做的更多是整合。” 李云峰说,1992年毕业于天津大学的李云峰在来到鼎龙之前是碳粉行业某合资公司研发负责人,在这个行业工作了16年的他看过太多国内企业因处在技术下游而受制于人,鼎龙打破垄断的想法与他不谋而合。
在确定了苯丙烯彩色聚合碳粉的树脂合成、颗粒凝集和外添三大块工艺后,李云峰带领鼎龙高分子合成技术平台迅速投入研发实验。09年在几千次小试实验后,取得了打印效果较好的产品。同年,鼎龙高分子合成技术平台开始筹备中试和大生产。
因为前期研发时间长,准备充分,放大过程中遇到的问题团队都能迎刃而解。2012年,创造了彩色聚合碳粉“当年建设,当年产出”的“鼎龙速度”。并且产品质量能够与原装彩色碳粉媲美,超越了三菱的兼容碳粉,成为全球第一大兼容彩色聚合碳粉生产商。
日本强大的技术壁垒和商业模式导致原装彩墨价格高昂,以100万每吨的价格销售给中国,湖北鼎龙高分子合成技术平台首度打破彩色聚合碳粉的垄断后,让全球彩色兼容碳粉售价下降了8成。
2014年,鼎龙高分子合成技术平台研发人员发现日美厂商新出的中高端机器开始使用聚酯碳粉,与苯丙烯碳粉不同的是,聚酯碳粉能够低温定影、打印速度更快。低温定影的聚酯树脂合成技术被称为碳粉领域的“皇冠技术”。
为了碳粉能够持续向下兼容,鼎龙高分子技术合成平台再次向彩色聚合碳粉制备技术发起冲击。毕业于武汉大学有机合成专业的肖桂林博士,之前负责苯丙烯彩色聚合碳粉的凝集工艺研发,“苯丙烯碳粉和聚酯碳粉完全是两回事,就算有了前面的基础也需要漫长的时间研发。”肖桂林带领团队历经了5年时间,打破了这一技术壁垒。
聚酯碳粉和苯丙烯碳粉最大的差别就在于树脂及其分散技术,聚酯树脂难度大是因为它是由多种树脂组成的,彼此间的相容性是能否成功的关键一步。而其中每一种树脂的单体又多达数十种,给配方设计带来了很大难度。聚酯碳粉的树脂分散工艺也完全不同于苯丙乳液,聚酯碳粉的高分子合成工艺对温度的控制和真空度要求极高,外国企业在聚酯碳粉的树脂研发上成立了上百人的研发团队,用了数十年才得以成功,鼎龙依靠高分子合成技术平台扎实的基础也走过了5年艰辛的研发之路,打破了这一外国人为中国人筑起的技术高墙。
现在鼎龙的彩色聚合碳粉年产能达到2000吨,鼎龙高分子合成技术平台对碳粉技术的攻克不仅结束了日本企业二十多年的碳粉垄断,更让中国碳粉从低端制造走向了高端创造。
彩色聚合碳粉是鼎龙高分子合成技术平台的第一个产品, 也是中国首个具有自主知识产权、自主品牌的彩色聚合碳粉产品。鼎龙牵头制定了“干式化学法(聚合法)彩色墨粉”行业标准,并且鼎龙制造的彩色聚合碳粉在2011年获得国家工信部技术发明一等奖。


集成电路CMP用抛光垫


问鼎“集成电路产业技术创新奖”




02
鼎龙高分子合成平台的每个人都参与多个高分子材料研发项目,正如肖桂林所说:“鼎龙各技术平台的研发人员在材料研发领域个个‘一专多能’。”,从耗材领域到光电半导体领域,每一次都能带着扎实的高分子合成基础实现完美“跨界”。
2012年,鼎龙高分子合成技术平台开始攀登第二个高峰——集成电路CMP用抛光垫的研发。
CMP抛光垫被国外企业垄断了20多年,国内fab厂也基本都采购国外生产的CMP抛光垫。抛光垫项目本身是一个跨学科的领域,进入门槛高,在整个制程工艺中涉及的学科领域广泛,是典型的技术密集型行业。依托多个技术平台,鼎龙不仅掌握了抛光垫生产的核心技术前段浇注,实现了CMP抛光垫的国产化;同时,抛光垫的关键原材料也实现了自主研发与稳定生产,实现进口替代,解决了国内“卡脖子”产品及原料双重问题,摆脱了垄断。
2020年至今,中国在各个领域都遭到了某大国不遗余力的打压,半导体等高科技领域尤甚,供应商动辄以断供相要挟以获得谈判中的强势地位。由于半导体行业的特殊性,每一个原物料的替换均需众多的验证步骤、极长的验证周期,动辄以数季度甚至年计,正是如此,国外关键材料厂商因此对下游客户提出众多“不平等条约”却无往不利。面临断料或不平等条约二选一时,客户最希望的就是能够找到一家产品各方面物性指标乃至于相关耗材的匹配性能都能与进口产品几乎一模一样的替代产品,这样才能在最短的时间用最低的风险完成原物料的替换。
鼎龙高分子合成技术平台不仅有丰富的高分子合成经验,也具备扎实的有机合成基础。就在今年,一家客户出于先期合作中积累的对鼎龙的信任,要求鼎龙在3个月内开发出一款即将断料的进口抛光垫的替代品,而这款产品对于当时鼎龙是一款全新的产品。时间紧、任务重,在接到任务后,研发团队开启了战时模式,对相关产品的物性指标到微观结构、从配方组分到应用性能做了全面评价,结合多年来对抛光垫的深入理解,反复探索尝试,在2个月的时间内交出了第一款样品,在客户端一次性顺利通过并持续稳定供货至今,最重要的是所供产品不存在任何专利侵权问题。
在原材料自主化之中,抛光垫最核心的原材料非预聚体莫属,其在抛光垫中占比超过70%,并长期为外国厂商所独供,为了保障供应链的安全,鼎龙在18年便启动了原材料自主化项目。原料的配方决定了产品的性能,任何配方上的细微差异都会在应用过程中放大,所以要做到完全替代,配方需要做到100%一模一样。依托于鼎龙高分子平台,以鼎龙深厚的有机合成基础,经过两年的攻坚,终于完成预聚体的全面自主化,平稳完成自主预聚体的替代工作。
目前,鼎龙是国内唯一一家拥有自主知识产权和全制程自主产研能力的CMP抛光垫供应商,在2021集成电路产业链协同创新发展交流会上,鼎龙生产的“集成电路用12英寸晶圆CMP氧化物用抛光垫”直接问鼎集成电路最高奖项“集成电路产业技术创新奖”。


柔性OLED用基板材料聚酰亚胺


上榜 “2021世界显示产业大会创新产品与应用”




03
2015年,鼎龙高分子合成技术平台的一部分成员又加入公司面板材料聚酰亚胺的单体合成和聚酰亚胺高分子的合成,以及面板封装Ink,OC(面板平坦保护材料),PS(液晶隔离柱材料)中的UV固化的丙烯酸类高分子的合成。
其中柔性OLED用基板材料聚酰亚胺(PI)是典型的高分子材料,需要对二胺和二酐两种高分子单体进行合成。PI是一款用在柔性屏基底上的主材,被日本垄断了多年,中国企业采购需要看日本生产商的排产空档。肖桂林再次带领高分子合成技术平台打破垄断,历经五年建成了国内唯一一条超洁净、千吨级PI产线,产品成功导入国内主流面板产线,实现小批量规模销售。
PI相当于一块柔性屏的地基,出现问题会影响整块屏幕,国内主流面板厂验证线一开始并不愿意轻易导入,湖北鼎龙控股股份有限公司董事长朱双全亲自邀请业内专家、新型高端显示面板客户群来到鼎龙参观柔性显示材料实验室、验证评价体系及生产线,产品在新型显示领域得到了极大认可,并且在今年举办的世界显示产业大会上, 鼎龙“柔性OLED基板材料YPI” 作为唯一材料产品上榜15项“2021世界显示产业大会创新产品与应用”。



鼎龙高分子合成平台是鼎龙的第二个技术平台,研发成果横跨了打印复印通用耗材、集成电路和新型显示三个材料领域。鼎龙高分子技术平台所做的每个材料产品都是对标国际大公司的高技术含量产品,在研发阶段都要经过数年的摸索和“煎熬”。但也正是技术平台研发人员的坚持,让鼎龙高分子技术平台自建立以来的15年间,多次让鼎龙在不同领域独占鳌头。

在鼎龙会议室的墙面上写着这样四句话:“唯快能生,唯好能存,唯省能竞,唯多能争。”高度总结了鼎龙在材料领域的竞争精髓。快才能抓住机遇,好才能得到客户认可,成本和效率的节省才能在国际舞台竞争,平台化才能做不同领域多样化的材料!

在关键材料领域,鼎龙经历了二十多年的努力,正在使越来越多的材料实现国产化。在技术平台的支撑下,鼎龙将和产业链上下游企业协同努力,共同肩负产业链国产化重任,改变核心技术“受制于人”的现状。


往期精彩回顾

鼎龙控股——打造多种技术平台的尖端材料企业

七大技术平台(一)丨两次打破国际垄断!鼎龙有机合成技术平台的故事


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鼎龙控股集团
鼎龙控股集团,专业从事集成电路芯片及制程工艺材料、光电显示材料、打印复印耗材等研发、生产及服务的国家高新技术企业、国家创新型企业、创业板上市公司(股票代码:300054),旗下拥有10多家全资及参控股子公司。
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鼎龙控股集团 鼎龙控股集团,专业从事集成电路芯片及制程工艺材料、光电显示材料、打印复印耗材等研发、生产及服务的国家高新技术企业、国家创新型企业、创业板上市公司(股票代码:300054),旗下拥有10多家全资及参控股子公司。
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