松脂大國的長期困惑

　　我國是松樹資源大國，擁有松林面積1600萬公頃，年可采脂200多萬噸;中國是松脂出口大國，2007年松脂產(chǎn)量約95萬噸，其中松香70多萬噸、松節(jié)油10多萬噸，出口松香35萬噸，均居世界首位。

　　松脂作為一種可再生資源，用途很廣，松香松節(jié)油具有400多種用途，被廣泛應(yīng)用于膠黏劑、能源、合成橡膠、醫(yī)藥、印刷、造紙、電子、食品等行業(yè)。松香深加工產(chǎn)品曾在神舟5號(hào)飛船中得到應(yīng)用。

　　但松香、松節(jié)油容易氧化、聚合、變色、變質(zhì)，難以滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)松香、松節(jié)油深加工產(chǎn)品的需求。如何從根本上消除松香結(jié)構(gòu)中的變色因子，使松香無色化、穩(wěn)定化?這個(gè)技術(shù)難題一直困擾著我國林化行業(yè)。

　　面對(duì)難題，項(xiàng)目組專家開展了松香無色化機(jī)理研究，從松香、松節(jié)油原料出發(fā)，通過分子結(jié)構(gòu)的異構(gòu)、轉(zhuǎn)化、加氫等技術(shù)，使高活性結(jié)構(gòu)改性成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后再深加工利用，獲得了高穩(wěn)定深加工系列產(chǎn)品。

　　我國專家的獨(dú)特創(chuàng)新

　　項(xiàng)目組專家將化學(xué)改性方法及精制、提純等物理手段綜合應(yīng)用于松香改性處理中。他們的目的是：消除松香分子中的主要變色因子——不穩(wěn)定共軛雙鍵，實(shí)現(xiàn)松香產(chǎn)品的無色化、穩(wěn)定化，獲得透明、穩(wěn)定的無色松香。利用復(fù)合功能催化劑具有的抗氧、漂白、異構(gòu)及酯化等功能作用，將原料松香直接轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹€(wěn)定結(jié)構(gòu)的松香樹脂，再利用助劑吸收氧、分解氧化過程中產(chǎn)生的過氧化氫、屏蔽紫外線等系列作用，達(dá)到淺色、穩(wěn)定的目的，從而制得無色松香樹脂。此方法無需高壓設(shè)備，工藝簡便，成本低。

　　據(jù)項(xiàng)目組專家介紹，合成環(huán)氧樹脂的常規(guī)方法是采用石化原料，以甲苯為溶劑，在堿水環(huán)境下合成，其工藝復(fù)雜、副反應(yīng)多、產(chǎn)率低，只達(dá)80%～85%。本項(xiàng)目以生物質(zhì)資源替代石油資源合成特種耐候環(huán)氧樹脂，突破了無溶劑、無水環(huán)境下合成環(huán)氧樹脂的關(guān)鍵技術(shù)，避免了水解等副反應(yīng)，工藝簡便、產(chǎn)率高，達(dá)95%以上?，F(xiàn)在，耐候性環(huán)氧樹脂已在我國電工行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口30%～40%。利用此環(huán)氧樹脂制造的戶外電氣絕緣件、互感器已在我國電網(wǎng)中正常運(yùn)行了5年多。

　　專家介紹說，現(xiàn)有松節(jié)油穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的氧化方法中，必須使用純氧在大反應(yīng)釜中進(jìn)行間歇氧化，能耗高、效率低、危險(xiǎn)性大。本項(xiàng)目以空氣代替純氧，采用創(chuàng)制催化劑，增加了氧分子的活性，提高了反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，能耗低、效率高、安全性強(qiáng)。

　　項(xiàng)目發(fā)明的一體化技術(shù)，一改以往采用絕對(duì)無水或液氨及金屬鈉等極端條件制備松節(jié)油類香料的方法，使松節(jié)油香料的合成反應(yīng)與產(chǎn)物的分離提純?cè)谕惑w系中完成，而乙炔化新技術(shù)則以固體堿和乙炔為原料，在零下10℃～0℃下反應(yīng)，比用液氨(反應(yīng)溫度為零下33.35℃)節(jié)能40%以上，工藝簡單，安全環(huán)保。

　　初加工產(chǎn)品長期出口局面改變

　　通過項(xiàng)目的實(shí)施與研究，獲得國家授權(quán)專利4項(xiàng)，取得省級(jí)鑒定成果3項(xiàng)，制訂新產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)10項(xiàng)，發(fā)表研究論文27篇，其中EI收錄11篇，造就了骨干力量，培養(yǎng)了大批碩士與博士研究生，形成了穩(wěn)定的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

　　通過創(chuàng)新和集成，解決了松香松節(jié)油結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化及其深加工利用的關(guān)鍵技術(shù)問題，提高了松香松節(jié)油深加工利用的品質(zhì)。經(jīng)過推廣應(yīng)用，松香松節(jié)油深加工利用率整體提高10個(gè)百分點(diǎn)，為我國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了積極的示范作用。開發(fā)了5套產(chǎn)業(yè)化技術(shù)：無色松香產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)、無色松香酯系列產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)、特種耐候環(huán)氧樹脂生產(chǎn)技術(shù)、松節(jié)油類香料加氫和氧化技術(shù)、松節(jié)油類高級(jí)香料一體化及乙炔化合成技術(shù)。這些技術(shù)已分別在湖南株洲松本林化、廣東華林化工、南京大自然精細(xì)化學(xué)品、江蘇洪澤宏富工貿(mào)等單位推廣應(yīng)用，建立了中試示范生產(chǎn)線8條，產(chǎn)能每年7000噸。建立了3個(gè)產(chǎn)業(yè)化示范基地，相關(guān)技術(shù)已輻射到吉林等地，并與廣西梧州松脂、廣東松林香料、海南五指山集團(tuán)、浙江省松陽縣科技局等簽訂了技術(shù)合作協(xié)議，建立起了行業(yè)區(qū)域性技術(shù)中心，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)技術(shù)跨越，改變了長期出口初加工產(chǎn)品的局面，發(fā)揮了松脂作為生物質(zhì)可再生資源的優(yōu)勢(shì)，有利于推動(dòng)松脂產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

　　隨著成果和技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，預(yù)計(jì)不久的將來，可有效開辟每年10萬噸松香市場(chǎng)，相當(dāng)于提供5萬多個(gè)就業(yè)崗位，收入約5億元，折合崗位人均年收入1萬元。

　　相關(guān)鏈接 松脂深加工利用項(xiàng)目簡介

　　“松香松節(jié)油結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化及深加工利用技術(shù)”項(xiàng)目，由中國工程院院士、中國林科院首席科學(xué)家宋湛謙研究員主持，中國林科院林化所牽頭，與湖南省株洲松本林化有限公司聯(lián)合完成。該項(xiàng)目解決了松香松節(jié)油結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化及深加工利用關(guān)鍵技術(shù)，榮獲2008年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

　　這一項(xiàng)目針對(duì)我國豐富的林業(yè)特色生物質(zhì)資源——松香松節(jié)油的化學(xué)改性利用，在松香無色化、松香松節(jié)油化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化機(jī)理方面開展研究，取得了重大的理論突破，解決了松脂深加工利用技術(shù)瓶頸。該項(xiàng)目通過集成創(chuàng)新，研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高穩(wěn)定深加工新產(chǎn)品，與企業(yè)結(jié)合建立了中試示范生產(chǎn)線，將關(guān)鍵技術(shù)推廣應(yīng)用，加速了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　該項(xiàng)目完成人還有趙振東、孔振武、商士斌、陳玉湘、高 宏、王占軍、李冬梅、王振洪、畢良武等。