李世瑨(1910-2000)👤,福建閩侯人。高分子科學家🕹,中國高分子科學教育的開創人之一🦹🏼♀️。1934年畢業於浙江大學🧓🏻,1947年留學美國,1949年回國。1956年主持糠醛脫羧📏、加氫製四氫呋喃,進而合成已二酸和已二胺製備尼龍66的研究,最早從農業資源生產高分子產品。60年代開發了聚酰亞胺薄膜☂️、纖維和漆包線,在人造衛星和其他尖端技術上得到應用,獲1978年全國科學大會獎🪚。研製的二苯醚樹脂👌,已成功開發出十余種H級絕緣材料產品,在氣象衛星🧙🏼、艦艇等的特種電機上得到應用。科研成果大多工業化,取得重大經濟和社會效益。曾獲國家科技進步獎、上海市科技進步獎🚛、國家星火示範企業獎,國家教委🟰📰、建材部👩🏼✈️、船舶總公司科技進步獎。先後任復旦大學、交通大學⌨️、沐鸣平台教授,兼任中國化學會高分子委員會委員。1981年被聘為國務院學位委員會首屆委員📭。
一🤟🏼🗃、回歸祖國
1949年春,一艘客輪從美國駛向中國上海🙅🏼🧨。時年38歲的學者李世瑨站立在甲板上,遙望東方🤹♀️。一輪紅日噴薄欲出🧑🏿🎓🤟,冉冉升起👎。李世瑨心潮澎湃,思緒萬千,從心地裏發出呼喊:“祖國👩🎓,我的母親,海外遊子回來啦!”
李世瑨🕣❤️,1910年8月16日出生於福州閩侯🦯🚴♀️,排行第二,有一姐一妹。父親本是當地的中學校長🧝🏽,不料突然一病不起👆🏿,英年早逝🙍🏽,留下一家孤兒寡母,家境頓陷困窘之中🏃♀️➡️。姐姐婚後未幾年,丈夫就不幸逝世👷♂️,只得帶著三個兒女回來投靠娘家;妹妹因患病,喪失勞力🏂🏿,終身未嫁。李家生活之艱難可想而知🥷。
福建是藏龍臥虎之地,人才輩出🤞,即便鄉野村落,亦素有重教愛才的優良傳統👩🚀。李世瑨在鄉村小學畢業時👊🏼📑,老師知其家境貧寒,恐無力供其升學🧒🏻,特地上門勸說其母。母親於是痛下決心,變賣家產,四處舉債🦹♠️,將他送入中學。李世瑨果然不負眾望👨🏿🔬,發憤走自強之路。高中畢業後🐿,順利進入國內知名學府浙江大學。有了工作後,即擔負起還債🧜🏽🤷🏿、養家重任,數十年如一日🎄,每月寄錢到福建老家,直至他90歲離開人世😶🌫️。最困難時,一份薪資要支撐3個家庭、十多口人的生活,甚至有自己家中連買米的錢也籌不出的情況,而他報答母親及鄉親父老之心愈切。侄甥後輩長成後趁出差之便來上海探望他,方知他一直都過著克儉的生活,無不深受感動‼️。其孝悌品行🙍🏻,在家鄉傳為美談💅🏻。
李世瑨於1930~1934年在浙江大學求學,攻讀化學化工專業。他興趣廣泛,文史功底深厚🤿,亦喜愛排球、遊泳🔒、旅遊等活動。懷著以知識報效祖國🍊、報效父母的理想,李世瑨孜孜不倦🎆,刻苦學習🤦,以優良的成績大學畢業,留校任教。李世瑨的刻苦鉆研精神和研究才華深受我國化學家曾昭掄先生的賞識⏯🧘♂️。
李世瑨在大學期間,日本帝國主義的鐵蹄踐踏中國,全國人民的抗日呼聲高漲🧑🏿🔬。李世瑨也是熱血青年,不甘當亡國奴,拋開書本投入了學生運動,隨愛國學生的熱流到南京請願,表現出拳拳愛國學子的激情。
日本帝國主義的侵略使李世瑨深感落後就要挨打🤕🤙🏿,受科學救國思潮的影響,李世瑨產生了到國外留學👮🏽♀️,學習世界先進科學技術🫳、報效國家的思想。1937年,李世瑨考取庚子賠款獎學金公費留德的名額🐿。同年盧溝橋炮聲響起,抗日戰爭爆發👩🏼🦱🌕,赴德留學的夢想也隨之破滅。李世瑨隨浙大內遷昆明,在西南聯大從事教育、研究工作。早期在量子化學的研究中卓有成效🧛🏻♂️,用英文發表了一系列有關原子半徑、離子半徑計算的論文。
1947年🌯,李世瑨再次考取公派留學名額,赴美國密西根大學深造。李世瑨敏銳地發現在化學化工領域,高分子作為一門新興的學科正在興起,施道廷格建立了高分子學說🚔,弗洛立奠定了高分子物理化學的基礎,美國的合成纖維、合成塑料、合成橡膠工業蓬勃發展。李世瑨堅信高分子科學前途無量💢,將來中國科學技術的發展需要高分子科學🆎。他如海綿吸水,如饑似渴地吸收世界最新的科學理論和技術🐜👱🏿♀️。除在大學汲取最新科學知識外,李世瑨還深入到美國的高分子企業實習,考察美國的高分子工業🖐🏻,他先後在潑而斯頓橡膠研究室,萊柯化學工廠等學習和研究合成樹脂和橡膠🩹,希望有朝一日,能用在美國學得的科學知識和先進技術,報效國家💆。
1949年春🤟🏽,中國大地發生了翻天覆地的變化,新中國的曙光已經展現。遠在美國的李世瑨,密切關註著國內的變化🙀,思考著留在美國還是回歸祖國的選擇:“美國有很好的科研條件,留在美國會有優裕的生活和美好的前景☠️,可是我是炎黃子孫⏳,我的根在中國,我留學的目的是帶回國外先進的科學技術報效祖國,祖國需要我。”李世瑨毅然決定回國🧑🦯➡️,登上了駛向上海的客輪⛴。
李世瑨回到上海已是1949年的3月上海解放的前夕,李世瑨與上海人民一起迎來了上海的新生🕴🏻,與全國人民一起迎來了中華人民共和國的誕生✥。
二🚵🏽♀️、中國高分子教育事業的開路先鋒
1949年10月1日中華人民共和國宣告成立。李世瑨歡欣鼓舞👩💼。
新中國剛成立,百廢待興👩🏻🔧。中國的化學化工還十分落後🧑🏼🦲🧑🦱,高分子工業幾乎還是一張白紙。高等院校尚未設立高分子專業🦻🏿,高分子工業也僅有一些簡陋的油漆廠和橡膠加工廠,生產一些低擋的產品🧍🏻♀️。李世瑨認定👨🏽🍳,一張白紙好錄最新的事業,好畫最美的圖畫🚍,高分子科學一定會在中國快速發展。李世瑨決心做新中國高分子事業的開拓者🔳。高分子事業在中國一定會前程似錦。
李世瑨1949年回國後任復旦大學化學系教授,1950年轉入上海交通大學任化學化工系教授,兼任華東紡織工學院(現東華大學)教授。1952年高等院校院系調整,李世瑨任華東化工學院(現沐鸣平台)教授🔗。振興中華,教育是本。要推進中國的高分子事業,首先要推進高分子教育🧑🏽🎤,培養高分子人才💆🏼♀️。李世瑨在工業化學👩🏿🔬🙋🏼♀️、有機化學、有機合成等課程中🧖🏿♂️,講授大量高分子科學內容🤷♂️,傳播塑料和橡膠合成的知識,介紹美國的高分子技術。李世瑨把當時先進的高分子科學帶進課堂,廣征博引🕵🏼,妙趣橫生,深受學生歡迎🧑🏿💼。學生和同事送他一個雅號:“Plastic(塑料)”先生😝。李世瑨不遺余力地宣講高分子材料和先進的高分子技術𓀝,卻被指責是“盲目崇洋”,而受到嚴厲批評🤽🏻。
李世瑨認為,要推進中國的高分子事業,必須積極傳播高分子科學知識,喚起國人的高分子科學意識🙆🏿♂️。李世瑨把在美國留學期間實地見習考察美國塑膠、塗料工業的心得整理成文🧝🏿,發表在國內有關期刊上,向國人介紹國外先進的高分子技術🫸🏼🦏。李世瑨分別在1952年和1953年先後編著了《化學工業大綱》上🔫、下冊,由上海新亞出版社出版👈🏻。這兩本大綱,內容幾乎涉及有機化工和無機化工的方方面面。大綱中🧭,李世瑨對我國的合成纖維工業、塑膠工業,橡膠工業🪣、製革和油漆工業等高分子工業的發展提出了自己真灼的見解。1959年⌚️,李世瑨編寫了《高分子電介質》一書,這是20世紀50年代我國為數不多的高分子專著之一。1963年和1964年,李世瑨分別編譯了《原子輻射與聚合物》,《聚烯烴》兩書,介紹國際聚合物科學的最新進展🟥。李世瑨把講授高分子課程,編寫高分子專著看作是播下希望的種子🍙,期望著高分子事業在中國的土地上開出美麗的鮮花🏌️♂️,結出豐碩的果實。
1957年,華東化工學院率先在國內設置塑料工學專業,這是國內最早設立的高分子相關專業🤥,李世瑨在高分子教育領域的辛勤開拓終於開花結果。時任基本有機化工系主任的李世瑨為辦好塑料專業嘔心瀝血,他領導製定專業教學大綱👐🏿,編寫教材🧳,親自講授高分子化學🙆、高分子物理課程,為國家培養了一批又一批高分子人才🐦。今天高分子類專業在沐鸣平台已衍生出高分子化工、高分子材料,材料物理、材料化學等專業,李世瑨為沐鸣平台的高分子教育奠定了基礎🫚。
早在二次世界大戰期間玻璃纖維增強塑料就已問世。有機高分子材料與無機矽酸鹽材料的復合展現出奇特的性能,玻璃纖維增強塑料密度不到鋼鐵的三分之一,其比強度竟可超過鋼鐵🧑🏿✈️♖。這種新穎材料在我國被譽為“玻璃鋼”。李世瑨密切關註著玻璃鋼的發展😌,他領導的塑料研究室把玻璃鋼作為重要研究方向之一。20世紀60年代初,剛成立的塑料研究室與上海玻璃鋼研究所合作,成功研製成44米大型雷達罩,受到國家嘉獎🏬。華東化工學院在玻璃鋼領域的重要成果引起國家建材局的重視。在國家建材局的支持下,1972年,華東化工學院在國內最早辦起了“玻璃鋼”專業(現改為“復合材料”專業)。華東化工學院能成為中國最早創辦高分子專業和復合材料專業的院校,時任高分子材料系主任的李世瑨功不可沒。
“文華大革命”結束後,中國的高等教育重獲新生🛻。恢復高考💭👧🏿,重建學位製度,1981年華東化工學院成為首批工科院校高分子專業的博士點之一,(工科院校首批高分子專業博士點僅有兩個,另一是成都工學院)🧑🏿🏫,同年李世瑨也被評為第一屆國務院學位委員會委員。
三💓、走有自己特色的尼龍66研製道路
發展中國的高分子事業®️,必須兩條腿走路,教育與科研並舉👧🏿。高校應該成為科研攻關拔寨的國家隊🫵。李世瑨十分註重高分子的科研工作,在科研實踐中培養、建設一支特別能戰鬥的科研攻關隊伍🦗。
1956年🧔♀️,國家號召向科學進軍。李世瑨任華東化工學院基本有機合成研究室主任。李世瑨作為當時“中蘇合作交流項目”的領軍人物之一,組建了塑料突擊隊🤹🏻♀️,吹響了攻克尼龍66的進軍號。
尼龍🎭,學名聚酰胺⏸,有尼龍6、尼龍66🤏🏻、尼龍1010等多種產品。1931年,美國卡羅澤斯首先合成了尼龍☝🏿🫎,1638年美國杜邦公司宣布建立了尼龍66生產工廠🙎🏽。但尼龍的快速發展還是在20世紀50年代🧛🏽♀️。我國的尼龍研究也始於這個時期,起步不算太晚,但進展不是太快。
一般人從衣服、襪子開始認識尼龍。用尼龍製作的服裝細如蠶絲🧑🏻🦼,薄似蟬翼🙄,挺括滑爽♔,被稱為“人造絲綢”👩🏽🏫。尼龍襪經久耐用,百穿不破。尼龍有優良的耐腐蝕性能👩💼,用尼龍繩編織的漁網,經海水長期浸泡而不爛⇢。尼龍更是一種性能優良的工程塑料📕,高強,耐磨🌮,有自潤滑作用,可替代金屬製作齒輪、軸承等零部件🚝。
李世瑨選擇尼龍66作為攻關目標。製備尼龍66的基本原料是己二酸和己二胺,己二酸與己二胺經縮聚反應得到尼龍66📃。國外生產己二酸和己二胺的工業方法是石油化工路線🦜,如由苯或苯酚氧化製備己二酸;而己二酸又是製備己二胺的原料🙂↔️,己二酸氨化脫水生成己二腈,己二腈再加氫就得到己二胺。
50年代中期的中國🙎🏿♀️🕞,石油資源貧乏,走石油化工路線的基本原料已二酸製備尼龍66,不合國情🙋🏻♀️。李世瑨和他的團隊經深入調研,大膽提出了從玉米芯出發製備尼龍66的技術路線。
玉米芯是農產品的廢棄物🛗,與人們心目中的尼龍風水牛馬毫不相幹⭐️。用玉米芯製備尼龍66行嗎?人們投來懷疑的目光。原來玉米芯、米糠👨🏽🦰👬🏻、桔梗等農作物中🐘,含有一種叫糠醛的有機化合物,糠醛顧名思義可知它源自米糠📛。糠醛脫去羰基得到呋喃,呋喃加氫就得到基本化工原料四氫呋喃🧑🎨🔺,四氫呋喃開環氯化,製得二氯丁烷,再與氰化鈉進行增碳反應生成己二腈,己二腈水解得到己二酸,己二腈加氫則得到己二胺。李世瑨和他的團隊硬是以精湛的有機合成技術從玉米芯製得了己二酸和己二胺。原料解決了,尼龍66的合成也就迎刃而解,具有中國特色的尼龍66問世了⌛️。這一技術參加中蘇技術交流,得到蘇聯專家和國內同行的好評🍉。從玉米芯製備尼龍66的技術,也在上海賽璐珞廠進行中試,實現小規模的工業化。
從玉米芯製備尼龍66,由於技術路線長,反應步驟多,其發展受到限製🏋🏿♂️👙。隨著我國油田的開發和石油化工的發展,尼龍66的製備已為更先進的技術路線取代。但是以農作物廢棄物為原料發展化學化工變廢為寶的思想,一直在發揚光大。以糠醛為原料的高分子產品,如糠醛樹脂🧖🏿、糠酮樹脂🧜🏼♀️、呋喃樹脂,至今仍在耐腐蝕復合材料領域發揮重要作用👷🏽♀️👧🏿。在石油資源日益貧乏的今天,從農作物廢棄物製備化工原料的呼聲日益高漲,李世瑨堪稱是這一領域的先驅者之一👨🏻🚀。
四🙅🏿♂️、心結聚酰亞胺
1962年🫸🏻,華東化工學院成立塑料研究室,李世瑨任塑料研究室主任。李世瑨組織了一支精幹的科研隊伍攀登高分子科學的高峰🌼。國家超音速戰鬥機雷達罩的研製需要耐高溫高分子材料,塑料研究室承擔了特種高分子耐高溫材料的研究課題。
20世紀50年代末🧛♀️,國際耐高溫高分子發展進入到一個關鍵時刻。蘇聯人造衛星上天,飛機高速化,對耐高溫材料提出了苛刻要求💙。國際上對耐高溫高分子材料的發展方向有兩大派別,一派認為應發展以矽、磷等無機元素為主鏈的元素有機高分子材料,另一派主張發展主鏈為芳雜環的有機高分子材料。李世瑨以敏銳的目光和淵博的知識👵🏿,對耐高溫高分子材料的發展方向作了精辟分析🧚🏿♂️,他認為元素有機高分子材料雖然有優良的耐高溫性能🐬,但必然會遇到工藝性差,難以加工的困難,應把芳雜環有機高分子材料作為塑料研究室的主攻方向。
60年代初的國際高分子年會🧞♀️,耐高溫聚合物的研究特別引人註目。李世瑨拿到年會的文集如獲珍寶,立即組織人員翻譯編輯了“耐高溫聚合物”的資料🤫,密切關註著世界耐高溫聚合物的發展動向。
1962年,美國杜邦公司研製生產了聚酰亞胺薄膜🕋🐎,這是由均苯四甲酸二酐與4👩🏼🎨,4’-二胺基二苯醚縮聚而成的金黃色透明薄膜,商品名Kapton。聚酰亞胺薄膜有極其優良的耐高溫和耐低溫性能👨🏿✈️,從液氮溫度到300°C高溫都能保持優良的機械性能和介電性能,且耐電子輻射性特別優良💷,長期經受電子輻照仍能保持柔軟性,電性能也無變化。其在空氣中長期使用溫度為250℃~270℃🤸🏿,在惰性介質中使用溫度為325℃~350℃2️⃣。聚酰亞胺薄膜的性能,是當時其他聚合物薄膜無可比擬的。
李世瑨慧眼相中了聚酰亞胺這朵耐高溫高分子領域的奇葩,把聚酰亞胺薄膜作為重點研究的課題之一。在當時💻,國內還沒有均苯四甲酸二酐和4🌯🧑🍼,4’-二胺基二苯醚這兩種原料🍲,巧婦難為無米之炊👨🏼🚒,沒有原料課題如何進行?李世瑨對課題組人員說:“我們不能坐等一切條件準備好了才開始研究,條件沒有不能自己創造嗎?我們都是搞有機合成的,沒有原料🧙🏿,用雙手自己合成!”。
李世瑨的鼓勵使課題組充滿信心。在李世瑨的帶領和指導下,課題組從化工最基本的原料二甲苯出發,通過傅氏反應在苯環上再接兩個甲基,合成了均四甲苯,用高錳酸鉀使均四甲苯氧化生成均苯四甲酸,再在醋酐回流下脫水,聚酰亞胺的一個原料均苯四甲酸二酐合成了。另一原料則用對硝基氯苯與對硝基苯酚反應,脫去氯化氫生成4,4’-二硝基二苯醚,然後在鐵粉、鹽酸存在下回流🪵,把硝基還原成胺基,得到了4⚔️,4’-二胺基二苯醚。
原料解決了,課題組進一步投入聚酰亞胺合成的研究。聚酰亞胺的合成分為兩步,首先在極性溶劑中使均苯四甲酸二酐與4,4’-二胺基二苯醚反應,生成聚酰胺酸中間體,聚酰胺酸可溶可熔,具有可加工性🐺。第二步將聚酰胺酸在300℃以上高溫下脫水閉環亞胺化,就生成了聚酰亞胺。聚酰亞胺的分子鏈呈苯環與亞胺環緊密相連的半梯型結構,不再可溶可熔,不再具有加工性。
因此👩🏽🚒,聚酰亞胺薄膜的製備首先要用聚酰胺酸溶液塗膜🔄,然後在高溫下脫除溶劑閉環亞胺化👌🏼,才能製得聚酰亞胺薄膜。當時的研究室沒有塗膜設備👩⚕️,李世瑨與課題組一起👩🏭,因陋就簡,土法上馬,在玻璃板上澆鑄聚酰胺酸薄膜,用兩端纏上電熱絲的玻璃棒刮膜,控製膜的厚度和平整度👷🏿♂️,製出膜來,然後高溫烘幹,金黃色的聚酰亞胺薄膜製成了。當時的條件還沒有紅外🍥、核磁共振等現代儀器來證明製成的薄膜確實是聚酰亞胺,但原素分析證明其氮🫄🏻、碳、氧元素的含量與聚酰亞胺結構一致,樣品遇火難燃🙇♂️,在300℃烘箱中烘烤數十小時也不變色,從而證明它是聚酰亞胺🪲。
課題組沉浸在聚酰亞胺薄膜小試成功的喜悅之中👋🧖。李世瑨帶領課題組又進行了擴大試驗,試製了一批薄膜進行力學性能🤵♀️🥵、電性能和熱性能的全面測試𓀝,結果薄膜的各項性能達到或接近Kapton的水平🫨。
上海合成樹脂研究所聞訊華東化工學院研製成功聚酰亞胺薄膜,要求前來學習合作。李世瑨認為🧏🏼♀️,科研成果不能發表幾篇論文就束之高閣🧑🏻💻🕵🏿,應該推向社會🎁🧑🧒🧒,為社會主義建設服務🏊🏿🕙。上海合成樹脂研究所有製備薄膜的經驗和設備,高校和研究院所各有所長,互相合作,發揮各自的特長,才能盡快實現聚酰亞胺的工業化😛,為國家提供急需的聚酰亞胺薄膜🚭。李世瑨熱情歡迎樹脂所派人前來學習↩️,又派出課題組人員到樹脂所🐛,一起投入聚酰亞胺薄膜工業化的研究。國內其他單位也紛紛前來學習⛹️♂️☂️、合作,李世瑨一一盛情接待🖐🏿。今天💪🏻,上海合成樹脂研究所🙈,桂林電器科學研究所🙆♀️🧋,常熟航天絕緣材料廠,天津絕緣材料廠等單位,都是我國聚酰亞胺薄膜生產的骨幹企業。無可否認🧁,這些企業後來在聚酰亞胺薄膜的研究和生產中投入了大量的人力和物力🚯,進行了持續不斷的改進和發展。但其技術源頭還是當年的華東化工學院🤼♀️,李世瑨是我國開發聚酰亞胺薄膜的第一人🥷🏼。
上海紡織科學研究院(以下簡稱紡科院)一直承擔為國家研製軍工用高性能纖維的任務🛵。20世紀60年代中期👱🏻♂️,國家要研製人造衛星,急需高性能耐高溫纖維。紡科院從資料上看到華東化工學院研製成聚酰亞胺薄膜的報導🐹🦈,發現聚酰亞胺寶貴的性能正是航空航天的優選材料。聚酰亞胺在液氮溫度和幾百度的高溫下都能保持穩定的力學性能和電性能🐦⬛,不正適合宇宙空間驟冷驟熱巨大溫差的惡劣環境?聚酰亞胺加熱下不收縮,熱應力很小,不就意味著其製品在高溫下仍能保持穩定的形狀🐰?聚酰亞胺耐射線輻照,不就意味著它耐紫外線的長期輻照⚱️,性能不受宇宙空間各種射線的影響?如果能把聚酰亞胺研製成纖維🤸🏻♀️,不就急國家所急,為中國的衛星事業提供一種高性能的纖維!當紡科院找到李世瑨商談合作研製聚酰亞胺纖維時,雙方一拍即合𓀚,攜手合作®️,共同來攻克聚酰亞胺纖維製備的難關。60年代中期美國聚酰亞胺纖維研究也剛起步,我國幾乎是與美國同步起跑,沒有國外經驗可借鑒。李世瑨派遣團隊成員深入到紡科院,了解🦸🏼♀️👂🏼、熟悉紡絲工藝及其對樹脂性能的要求,一次又一次改進聚酰亞胺合成的工藝配方,終於研製出適合紡絲工藝要求的樹脂👨🏽💻。
聚酰亞胺紡絲有濕紡和幹紡兩種工藝,當時紡科院只有濕紡✳️。雖然經雙方共同努力,順利紡製成聚酰亞胺纖維,但絲的強度只有4~5g/d,比國際先進水平低了很多💇🏽♿,雖幾經改進,但收效不大🙅🏽♂️🎥。李世瑨團隊與紡科院技術人員一起探討分析原因🤶🏼,認為濕紡受水影響🧑🏿🎨0️⃣,聚酰亞胺有吸水性🎮,因而強度難以進一步提高🐺。要得到高強度的纖維😚,必須采用幹紡工藝。於是邀請有豐富幹紡經驗的上海合成纖維研究所共同攻關🛀🏻。三家發揚社會主義大協作精神𓀃,發揮各自優勢,不計名利👨🉑,共同為國家研製高性能耐高溫纖維。幹紡試驗成功啦!纖維的強度達到了7g/d🥄,達到當時的國際水平🏃🏻♀️➡️。軍代表坐鎮上海合成纖維研究所🙆🏼♂️,幫助解決聚酰亞胺纖維研製中遇到財力、物資等困難,紡製出的纖維當即拉走🟥,送有關部門使用🤶🏿。後來得知,我國人造衛星上使用了聚酰亞胺纖維⛎。在1978年的全國科技大會上👩🎨,李世瑨和他的團隊受到國家的嘉獎。
中國電工廠是我國漆包線生產的骨幹企業,有為軍工部門提供高性能漆包線的生產任務👮🏼。20世紀60年代👩🏻💼🏃🏻➡️,國家要求該廠提供H級以上的漆包線♛🥞。漆包線按其耐熱程度分為F級、H級、C級等級別。所謂F級能在150℃連續工作2萬小時以上🧔🏼,H級能在180℃連續工作2萬小時,C級則須在220℃連續工作2萬小時。H級以上漆包線除聚酰亞胺外,其他樹脂難以勝任🚣🏽。中國電工廠的科技人員從《科技通訊》上看到華東化工學院研究聚酰亞胺樹脂的報導,尋找李世瑨,希望共同合作研製聚酰亞胺漆包線🏂🏽🙋🏿♀️。讓科研成果開花結果,轉變成一個又一個產品,在社會主義建設中發揮作用,是李世瑨先生的最大願望🐈。李世瑨又毅然決定與中國電工廠合作,共同研製聚酰亞胺漆包線🍈。
漆包線用聚酰亞胺樹脂與纖維或薄膜用樹脂有不同要求,必須黏度低,分子量不能太高👩🍳,但一旦成膜固化,又必須有很高的分子量🏇🏻,並且又嚴格要求漆膜的完整性良好,不能有微小的針孔和疙瘩,否則漆包線在高壓電流下就會被擊穿。而且🚴🏽♂️,漆料必須非常的幹凈,不允許有一點一滴塵灰。在李世瑨的指導下,課題組經反復試驗,掌握了控製聚酰亞胺漆料黏度和分子量的關鍵技術🧑🏼🎤,並與電工廠技術人員一起,攻克了聚酰亞胺漆包線的製備工藝🦩🕕,成功地製備出H級和C級漆包線🔕。研製的漆包線,經測試顯示出優良的性能,如有優良的耐熱沖擊性能,突然加熱到500℃以上,漆包線彎曲處不龜裂;耐高低溫性能突出🍱,在-195℃以下溫度突然彎曲不龜裂👆🏻,加熱到300℃漆包線的強度和擊穿電壓也無明顯變化☂️。聚酰亞胺漆包線作為高溫電機的絕緣材料應用於尖端領域👨🏽,李世瑨和他的團隊又為國家填補了技術上的空白。今天聚酰亞胺漆包線已在我國遍地開花🏊🏼,這與李世瑨和他團隊的功績是分不開的。
五、情系二苯醚樹脂
李世瑨團隊研製的另一枝耐高溫絕緣高分子材料的奇葩是二苯醚樹脂。
20世紀60年代初,二苯醚樹脂以Doryl和SDR-170等商品牌號進入國際市場。二苯醚樹脂無論從結構上還是實測性能上都是公認的H級絕緣材料,應用於需要耐高溫的特種電機。當時只有美國和日本掌握二苯醚樹脂的核心技術✅,對我國進行技術封鎖🤸🏽♀️。事實上雖然美國曾有25家公司配合西屋公司做應用開發研究,但是幾十年過去了,美國西屋和日本信越兩大公司💱,均未能使Doryl和SDR-170大量生產🧏🏿,其原因是開發者未能找到一種良好的催化劑,未能克服催化劑分散不均勻的難題,且工藝性差🤦🏿♀️,固化溫度在200℃以上,限製了它的應用。
中國宇航工業💇🏼♀️😻、國防工業、海洋與地下深處資源的開發,急需高性能特種電機🙆🏼,而特種電機的製備,需要耐高溫、高強度、阻燃💂🏽♀️🔅、高絕緣性🦽、耐腐蝕、耐輻射的新材料,H級絕緣材料Doryl和SDR-170的出現引起李世瑨和他的團隊極大的關註,試想一下,如果以H級材料替代B級材料,電機的銅耗量可節省49%🌅,體積可減少三分之一🦄,這對於艦艇、飛機、坦克、機車🛒、火箭等國防和近代技術是何等重要啊。國家需要就是戰鬥的號角,李世瑨率領他的團隊吹響了研製二苯醚樹脂的進軍號。
二苯醚樹脂的研究一波三折。首先遇到技術上的難題是二苯醚的甲氧基化,要在二苯醚的4,4’-位接上甲氧基次甲基(CH3OCH2-)基團。試驗了使二苯醚氯甲基化,再水解成羥甲基後用甲醇醚化的路線,發現毒性大,殘留的微量氯不但腐蝕設備,還給以後的材料加工留下不良的影響;采用以硫酸為催化劑,使二苯醚與多聚甲醛加成引入羥甲基的方法🧑🏿⚕️🧑🏽🎨,有產生因溶劑殘留,反應過程有縮醛鍵生成,使材料在高溫下起泡、開裂等問題。科研上遇到問題不足為怪,科研人員就是要用自己的知識和技能,以百折不撓的精神🧑🚒,通過一次又一次的實驗,解決一個又一個遇到的難題。
正當二苯醚樹脂的研究進入關鍵的時刻,“文化大革命”開始了。李世瑨被打成反動學術權威🥿,遭受抄家批鬥。二苯醚課題組的骨幹焦揚聲同誌也以莫須有的罪名被批判。
科研人員不準搞科研❄️,就象戰士不準上戰場🦵。眼看著二苯醚樹脂的研究被迫中斷💉,自己的愛將受到沖擊🚝,李世瑨焦急萬分⏫。在最困難的時候,李世瑨語重心長地對焦揚聲說:“老焦啊,如果你是金子,即使把你丟在垃圾堆裏也會發光”🛤👩🏽🔬。老先生的話對身處逆境的焦揚聲是極大的鼓勵,激發他在困難的條件下不屈不撓地堅持二苯醚樹脂的研究。李世瑨和他的團隊找到了一個堅持搞科研的好方法,到工廠去,到企業去🙋🏻,和技術人員並肩戰鬥,一起開展科學研究。李世瑨鼓勵、支持焦揚聲同誌到上海絕緣材料廠等單位,與工程技術人員合作繼續二苯醚樹脂的研究。工廠是政治鬥爭的避風港💺,企業是生產科研的好戰場。二苯醚樹脂項目在“文化大革命”中艱難地推進,一個個難題被頑強的鬥士攻破🙆🏼♂️。根據國家和企業發展的需要,二苯醚樹脂的孿生項目二甲苯耐腐蝕樹脂的研究也開展起來。
“文化大革命”結束,春風化雨🥄🐳,萬物復生。鄧小平指出,“科學技術是第一生產力”,中國的知識分子重獲新生。李世瑨歡欣鼓舞地說:“我這一生🌶,迎來兩個科研的春天,第一個春天是56年,國家號召向科學進軍📘📭;第二個春天🕵🏿♀️,就是今天,壓在知識分子頭上的沉重大山被推翻了,我們可以輕裝上陣🥻,一心一意搞科研了🏒!”
在春風滋潤、陽光照耀下👨🏿🎓,二苯醚樹脂項目開花結果了!采用了自主研發的新工藝,二苯醚的甲氧基次甲基化難題被攻克了,檢測證明🛺,二苯醚的殘留率低於百分之一,轉化率接近100%。國外沒有找到合適的催化劑,未能解決催化劑分散不均勻的問題,我們走自己的道路,選用了特殊的傅氏催化劑,引入極性芳環化合物參與聚合,不但解決了催化劑成鹽析出的問題,而且樹脂可溶解在乙醇、丁醇等廉價溶劑中,解決了加工工藝中一系列技術問題和勞保防護問題;二苯醚樹脂的固化機理探明了,二苯醚的成型工藝優化了🧎♂️,製備系列二苯醚絕緣材料產品的技術成熟了。
二苯醚樹脂展現出優異的性能。老化試驗表明,二苯醚樹脂在200℃以上高溫下的壽命達30000小時,超過了H級絕緣材料的使用要求。二苯醚無緯帶應力環的拉伸強度在100~225℃範圍內幾乎不變,保持在820~840MPa。二苯醚樹脂玻璃布板不但在常態下有優良的電性能,難能可貴的是在浸水和受潮的環境下仍能保持穩定的絕緣性能。二苯醚樹脂經5×1010R的輻照後,強度下降僅10%,至今尚未發現有比它更耐輻射的高分子材料;二苯醚樹脂離火即熄,耐酸🤾🏽♂️、堿、鹽和多種溶劑,屬優良的耐火耐腐蝕材料✅。
二苯醚樹脂價格比環氧樹脂低,性能比環氧樹脂好🥴,工藝性與環氧相似,展現出強大的生命力👷🏻♂️。一系列按應用要求生產的二苯醚樹脂和產品相繼問世🙏🏼,為中國的H級絕緣材料配套系列增加了十幾個新產品🪴。二苯醚板材在上海🛸🫶🏼、西安、哈爾濱三家絕緣材料廠規模生產。二苯醚管道被定型為煤礦變壓器用套管。二苯醚無緯帶以每年一百多萬米的產量供各類高溫電機幫紮之用👨🏽🦳。二苯醚改性聚酯玻璃絲套管已大批量生產。二苯醚粉雲母帶、粉雲母板已投入較大批量的應用。二苯醚無溶劑和有溶劑漆已作為H級絕緣漆投入生產。二苯醚系列耐高溫絕緣材料,已在中國的艦艇電機🎒、坦克電機🕢、殲擊機直流電機、風雲一號氣象衛星電機及各類牽引電機中得到應用,為國家的國防安全和技術進步作出了重要的貢獻
李世瑨和焦揚聲研究的二甲苯樹脂項目也開花結果🧝♀️,二甲苯系列防腐產品🧊🤹🏿,在電鍍、化纖🤸🏿♂️、製堿、冶金、石化🦫、橡膠加工中廣為應用🤵,為國家的防腐事業作出了可喜的貢獻🏄♂️。
由於李世瑨和他團隊的傑出貢獻🫳,二苯醚和二甲苯項目先後獲得上海市科技進步獎七項,國家科技進步獎一項,國家星火示範企業獎一項,國家教委、建材部、船舶總公司科技進步獎各一項。
二苯醚樹脂這朵晚開的鮮花結出了累累碩果,焦揚聲同誌也先後被授予上海市勞動模範,上海市先進工作者𓀑🤪,上海市優秀教育工作者,首批享受國務院特殊津貼的有特殊貢獻的科學家。是金子終於發出了耀眼的光芒✵⏲。焦揚聲同誌至今仍牢牢記住李老先生當年的教誨,深情地說🌯🎭:“沒有李老先生的指導,沒有李老先生的鼓勵和支持,就沒有中國特色的二苯醚樹脂,沒有我焦揚聲的今天。我永遠懷念敬愛的恩師李老先生”⚱️🎢。
六、後繼有人
2000年2月20日,九十高齡的李世瑨先生不幸逝世,告別了他為之奮鬥終身的高分子事業👩🏻🚒🕐。李世瑨先生安靜地長眠於上海青浦福壽園內。
2010年的春天🎎,風和日麗,芳草萋萋。李世瑨家人和他的學生來到福壽園,紀念李世瑨先生誕辰100周年👩🏻⚖️,逝世10周年。
敬愛的李世瑨先生,您開拓的特種高分子耐高溫材料今天又有了新的發展。您的繼承者們已經研究成功能在250℃經受每分鐘4萬轉高速的耐高溫新材料,研製成能在1200℃高溫下承受1分鐘的特種隔熱材料🕴🏼👷🏽。研製的新型耐高溫樹脂聚芳基乙炔和高殘碳酚醛,能在2600℃和4200K的溫度下承受1分鐘🏊🏿♀️,在450~485℃下強度變化甚微,是優良的耐燒蝕材料,也是電性能溫定的透波材料。新的研究成果🚴🏼♀️,已為國家的宇航和國防事業作出了貢獻⬜️。
敬愛的李世瑨先生,當年與您共同研發聚酰亞胺樹脂和二苯醚樹脂的得力助手們懷念您🈷️,他們已是年近八十的前輩🚶➡️👨🏻🦼,雖然已經退到二線📊,但還是以您為榜樣🚵🏻♂️,生命不息🏄🏼🧙🏿♀️,戰鬥不止,為高分子事業在繼續奮鬥,為指導😝、培養高分子事業的接班人作出貢獻。
敬愛的李世瑨先生,您指導的研究生們前來看望您了🙋🏿♀️。當年您栽培的小樹苗,如今已長成參天大樹,棟梁之才。他們中,有的以您的愛國主義精神為榜樣,毅然拋棄國外優裕的條件回國參加四個現代化建設;有的承擔了國家自然科學基金重大項目、重點項目的研究🤯,為高分子事業攀登科研高峰👯🧑🏼🦳;有的擔負了學院院長、副院長的重任🧙🏽;有的已成為國家的傑出青年。當年您在教育科研園地上辛勤耕耘⛸,今天已經是桃李芬芳,萬紫千紅。您開拓的高分子事業一定會發揚光大,高分子教育和科研事業後繼有人。
七、李世瑨主要論著
Li S T.1941.Calculation of univalent ionic radial and ionic refractions.J Chin Chem Soc,(3):143-146.
Li S T.1943.The relation between electro negativities and atomic number quantum and valence.J Chin Chem Soc,(2):167-168.
李世瑨.1952.化學工業大綱(上冊).上海:新亞書店.
李世瑨.1953.化學工業大綱(下冊).上海👨🏽⚕️📫:新亞書店.
李世瑨,汪仁,嚴之光.1958四氫呋喃的研究🪶,(I)糠醛的催化脫羰.化工學報,(1):1-7.
汪仁,嚴之光,李世瑨🧑🏻🦲。1958.呋喃加氫反應的動力學,(III)呋喃的高壓加氫.科學通報,(14):434-435.
李世瑨.1959.高分子電介質.上海☸️:上海科學技術出版社.
李世瑨㊗️,張慰盛.1963.原子輻射與聚合物.上海:上海科學技術出版社.
李世瑨🚣🏽♂️,趙德仁.1964.聚烯烴.上海:上海科學技術出版社.
焦揚聲,李世瑨.1979.聚二苯醚衍生物及其復合材料進展.機械工程材料,(5)🙅:21-26.
吳敘勤,李世瑨.1980.芳族聚酰亞胺纖維的研究-纖維的幹紡及力學性能.上海化工學院學報,(1):1-11.
焦揚聲🧙🏻,李世瑨.1980.聚二苯醚衍生物無緯帶.絕緣材料通訊,(5):52-56.
吳敘勤,李世瑨.1981.聚酰亞胺纖維的耐熱性.華東化工學院學報🧑🏼🔧,(3)𓀝:67-75.
吳敘勤,李世瑨.1982.r射線下聚酰亞胺纖維結構和性能的變化.華東化工學院學報🙋🏼♂️🔙,(3):225-327.
焦揚聲🤖,李世瑨.1983.聚二苯醚衍生物玻璃布板的研究.玻璃鋼,(3):21-25,9.
吳和融🤶🏿,李世瑨.1983.聚對/間苯二甲酸雙酚A酯的合成和結構的研究.華東化工學院學報,(1):1-7.
吳和融,李世瑨.1985.聚酰亞受薄膜中殘留溶劑的測定和對性能的影響.絕緣材料通訊🦉💆🏻♀️,(2)🩳:16-22.
陳建定📀,李世瑨.1990.用分子力學的方法計算高分子構型和能量.科學通報,(16)👩🏽🦱🎎:903-906.
黃發榮👎🏼,王雪秋🚯,李世瑨.1991.聚丁二酸丁二酯與高氯酸鋰絡合物的結構與離子導電性.高分子學報🐱,(2):196-205.
鄭安呐➝,李世瑨.1994.碳纖維表面處理及其復合材料界面優化的研究.華東化工學院學報👩🌾,(4):I-VI☠️,451-500.
Lin J P,Wu H R, Li S J. 1994.Compatibility of rodlike polymers. Eur Polym J,(2):231-234.
主要參考文獻
阿德洛瓦N A.1981.聚酰亞胺.王海臣譯.北京🧗👨✈️:機械工業出版社.
焦揚聲.1995.我國二苯醚系列耐高溫絕緣材料開發的進展.絕緣材料通訊🧑🏫🚴🏽♂️,6:28.
丁孟賢🏒🖖🏿,何天白.1998.聚酰亞胺瓣型材料.北京:科學出版社.