國產離子膜：何時踏上金光大道

文/郁 紅

國產離子膜：何時踏上金光大道

文/郁 紅

在5月底召開的2013年全國燒堿行業技術年會上，國產離子膜的應用成為與會代表討論的熱點。國產離子膜已誕生4年，它的推廣應用情況究竟如何？企業在應用時有哪些擔心？國產離子膜未來應朝什么方向發展？大規模推廣應用還需要開展哪些工作？筆者對此進行了調研采訪。

國產膜試用效果初顯

翻開世界氯堿離子膜的發展歷史，我們看到了這樣的一組數據：1964年，美國杜邦公司成功開發出了全氟磺酸樹脂，商品名為Nafion；1975年由日本旭化成公司開發出全氟羧酸膜；1980年美國杜邦公司開發出900系列高性能全氟羧酸全氟磺酸復合膜；1983年日本旭硝子公司開發出800系列高性能全氟羧酸全氟磺酸復合膜；1987年日本旭化成公司開發出高性能全氟磺酸全氟羧酸復合離子膜；2009年山東東岳集團開發出DF988高性能全氟磺酸全氟羧酸復合離子膜；2012年山東東岳集團開發出DF2801高性能全氟磺酸全氟羧酸復合離子膜。

雖然在開發成功的時間點上，我國明顯滯后于美日等國，但是從開發的效率上看，國外用了幾十年的時間，而國產膜從真正開始研發到成功，只用了8年左右的時間，而且經過十余家企業的試用，取得了較好的效果。

筆者從2013年全國燒堿行業技術年會上獲悉：經過在營創三征（營口）精細化工有限公司的試用，國產高強度DF988離子膜的檢測指標已達到和部分超過國外同類型膜水平。其在DD350電解槽上的應用運行數據表明：從強度性能上看，DF988膜將能滿足當前所有電解槽對離子膜的強度要求；能滿足其他槽型對離子膜抗起泡性能的要求；比國外同類產品具有較低的膜電阻，但電流效率與之相同；作為無犧牲芯材離子膜，建議在電流密度≤4.5千安/平方米的電解槽上使用。據了解，在所有的電解槽中，DD350是有效電極面積最大的槽型，對離子膜強度要求最高，此前唯一滿足DD350配套強度要求的是杜邦N966膜。

而中鹽常州化工股份有限公司試用國產離子膜DF988和DF2801的結果表明，經過33個月的試用，國產離子膜工業化運行安全性能達標，達到了工業化運行的條件；本次使用的DF988達到國際同類產品水平，有部分指標優于國際同類產品；DF2801是帶犧牲芯材的高強度離子膜，由于本次的離子膜DF2801厚度大于DF988，因此安全性能進一步提高。

對于國產離子膜，中國氯堿工業協會燒堿專家組組長劉國楨告訴筆者，從試用的結果看，現在的高強度無犧牲芯材膜（DF988）氯堿企業可以放心使用，有自主知識產權，能夠替代進口，達到了打破國外壟斷的目的。國內能夠做到如此高精尖，而且達到國際同類水平集成應用技術的幾乎沒有，受到了國家的重視，許多領導人都去東岳集團參觀過，因為這種達到國際高水平的集成創新確實很難。

中國氯堿工業協會名譽理事長徐榮一也表示，我們的燒堿產能、產量早已是世界第一，產能是美國的3倍。但是如果國產離子膜不能大規模工業化，永遠依靠國外的三家公司來供應的話，我們將永遠不能被稱為“氯堿強國”。在全氟離子膜產品系列中，燒堿用離子膜的制造難度最大，被稱為膜產品系列中的“皇冠”。 之前只有國外的三家企業能做，經過幾十年改進才達到目前的水平，而我們剛投產時生產出的產品就達到了他們通用產品的水平，是非常不容易、也是非常成功的。國產離子膜一經推出，進口膜價格立即下降，燒堿行業已經集體受益。

推廣應用面臨瓶頸

不過，盡管國產DF988膜的性能已經穩定，達到了工業化運行的條件，可以替代進口，但其推廣應用的現狀并不樂觀。

據介紹，DF988膜使用對象主要是使用高強度膜且電流密度≤4.5千安/平方米的電解槽。問題是國內使用這樣電解槽的企業并不普遍，DF988膜的使用量很有限。多數電解槽需配用高性能膜，要求其性能要達到杜邦公司N2030、NE2040膜的水平。東岳集團DF2801膜就是以此為目標的高性能膜。因此DF2801膜就成為人們關注的重點。不過這種膜剛開始工業化試用，試用的企業不多，真實可靠的試用數據也不多。很多企業都對試用處于觀望之中，這必將影響國產DF2801膜的大規模應用。

宜賓天原集團股份有限公司技術總監張定明說，企業追求的是生產的穩定性，因此在膜的選擇上是比較保守的。現在企業都不景氣，對國產膜的性能又不是太了解，因此都不愿意冒風險。

“與國外高性能離子膜相比，DF2801膜的電性能指標尚存在一些差距，每噸燒堿的電耗高出30～40千瓦時，影響單位成本20元左右，這也是影響國產離子膜推廣應用的重要因素。”徐榮一補充說。

選用哪種離子膜，企業是非常慎重的，都是從安全穩定、節能減排、降本增效出發作出的最佳選擇，他們要用最好的膜，用最穩定、最可靠、最成熟、效率最高的膜。在DF2801膜的性能經過試用考驗之前，存在一定的顧慮是必然的。如何使企業愿意用、放心用，不斷擴大DF2801膜的試用面和使用量便是當前面臨的實際問題。

對此，劉國楨表示，目前國產DF988膜已經積累了近3年的運行經驗，性能穩定，得到用戶的認可。現在關鍵是DF2801這個系列怎么推進。而且問題不在研發上，關鍵在應用上。用戶敢不敢用，敢不敢大批量用，大批量用有沒有好處，這都是東岳正面臨的問題。東岳在研發上投入很多，也做了很多推廣的工作。但國內廠家像營創三征公司這樣敢于應用的氯堿廠家畢竟還是少數，像營創三征那樣擁有適用DF988的電解槽也不是很多。另一方面，國內適用于DF2801的電解槽卻非常多，這樣的廠家能不能大批量、在經濟平衡點上形成規模使用，是很關鍵的。

劉國楨進一步解釋說，現在的國產DF2801膜正處于一個發展的瓶頸期：一方面東岳因為種種原因沒有形成批量化的生產，導致產品質量會有波動；又因無法在大批量生產條件下穩定生產，性能提高就會有困難。而且這種膜不像小的材料，要用就得大規模的使用，要用幾百張上千張后才能有穩定生產的效果。而另一方面，國內氯堿廠家如果沒有確切的試用效果和應用實踐，他們也不敢大批量用，這樣就形成了一對矛盾。因此，提高產品質量，推進國內企業大批量使用該型號離子膜，這應是當前國產離子膜努力的方向。

“現在看這個膜還得經過2～3年的攻關，在樹脂優化、生產裝置改進、芯材篩選、成膜條件匹配等方面加快研究開發，才能達到國際上頂尖水平。”劉國楨坦言。

多管齊下提速國產化

蕪湖融匯化工有限公司氯堿廠廠長章斯淇告訴筆者，現在國內企業使用的主要是美國杜邦公司、日本旭化成和旭硝子公司的離子膜，他們的膜都已實現了工業化。離子膜國產化，事關我國燒堿行業的產業安全，所以離子膜必須要國產化。但國外從上世紀70年代發展到現在已經幾十年了，我們要一下子趕上也不現實。不過從現在開始，通過幾年的努力超過它們是有可能的，中國人做事是“有股狠勁兒”的。

張定明談到，畢竟國外離子膜的研發已經搞了幾十年了，所以國產膜的性能要完全達到國外的水平還需要時間，要有一個追趕的過程，這理應得到應用企業的理解和支持，因為任何東西都在有一個優化的過程。而國產膜要加快推廣，國家應該出臺相應的政策，讓利于應用企業，企業才會有積極性。

“高科技產品在走向市場的過程中，國家理應在稅收、資金、獎勵等方面全力給予支持。”多位企業負責人補充說。

徐榮一同時指出，對東岳集團來說，當前最重要的是把質量過硬的高性能膜盡快生產出來，在膜強度符合要求的前提下，把電耗降下來，這樣才能更容易被企業所接受。

劉國楨也表示，現在不能怪企業不敢大規模使用，企業都是從節能減排、降本增效的角度來考慮的。但越是在這種情況下，越是要推進國產膜的發展，雖然難度會特別大。在“馬還沒有跑得很快的時候你就要訓練它”，這個過程很關鍵。

“國產離子膜的性能只有通過氯堿企業大規模的使用才能得到驗證，東岳離子膜要提高質量和水平，必須經過不斷地使用、不斷地創新才能完成。因此，希望有更多的企業像中鹽常化、營創三征公司那樣全力支持國產離子膜的工業化試用。”劉國楨強調。

也有企業代表表示，現在企業不景氣，不愿意冒風險可以理解。首選國外技術成熟的產品是市場化的選擇。推廣國產膜也要走市場化的道路。目前東岳集團是推廣國產膜的主導力量，國家科技部已經對其提供了不少的資金支持，協會也做了大量的工作。但最終這是一個市場化的過程，國產膜水平提高了人家自然會去應用。

國產DF2801膜正處于發展的關鍵時刻，需要離子膜生產企業、燒堿企業、政府、協會以維護燒堿行業的產業安全為己任，齊心協力，全力加快離子膜國產化的步伐。

筆者在采訪中了解到，為進一步提高國產膜的性能，東岳集團已經訂購了能生產1.5米寬度離子膜的新機頭，目前的主要工作則是調整樹脂性能的穩定性和匹配性，也包括對樹脂進行改性；同時公司也成立了相應的攻關小組，爭取實現大的突破。從今年到明年的這段時間他們也會陸續推出一些國產膜，這些膜將接近主流的杜邦公司N2030、NE2040膜的水平，有望能與氯堿企業的電解槽型相適應和匹配。

盡管國產離子膜的推廣還有一定的難度和問題，但我們欣喜地看到，目前國內不但已有十余家企業主動參與了國產膜的試用，而且在近日召開的2013年全國燒堿行業技術年會上，蕪湖融匯化工有限公司氯堿廠、宜賓天原集團股份有限公司等企業的負責人主動跟筆者表示他們正積極與東岳集團接洽，要參與到國產離子膜的試用當中，為今后的大規模生產和使用提供真實可靠的理論依據。他們也希望能有更多的企業加入到這項利國利民的行動中來。