我从事天然橡胶产品加工科研教学工作40余年。对于往事,现主要根据自己的亲身经历作忆述。
一、所院创建初期
1950年,美国发动侵朝战争,并对我国封锁、禁运天然橡胶。从战略上考虑,国家1951年10月成立了华南垦殖局,由中共华南分局第一书记叶剑英兼任局长,组织领导种植和发展天然橡胶;同时,决定成立热带林业科学研究所,该所由林业部领导,任命广东省副省长李嘉人兼任所长。1952年下半年筹建研究所,组织专业队伍,一是从全国各地抽调,二是从高等院校中分配有关专业毕业生。1953年3月,我毕业于中山大学化学系,是第一批分配到研究所工作的高等院校毕业生。同批12人中,有6名化学、6名化工毕业生。1954年,研究所成立时临时征用广州沙面解放前英国领事馆作为办公地,1955年迁到广州石牌建立了自己的办公楼。大概是参照马来西亚橡胶研究机构模式,组建2个部,即栽培部(包括5个研究室)和化工部(4个研究室——物理化学、胶乳工艺、机械物理、胶片工艺等)。当初,苏联派来一名专家古里帮助建所;他是莫斯科大学讲师,胶体化学专业,对天然橡胶没有太多认识,参加过二战,受过伤,1953年下半年返国。1954年苏联又派另一名农业方面的专家叶尔马科夫,也是讲师。他在1958年我所迁址海南前也回国了。
按上级关于研究所必须建在生产基地的精神,1958年迁所至海南儋县,后改制为研究院,并进行机构调整,以“系”标志专业类别,属栽培部的原来几个研究室改为橡胶栽培系、热带作物系、植保系;原化工部4个研究室合并为一个热带作物产品加工系。迁所与建院,同时进行,所院建在一起。当时开办的热带作物学院,其各个系相对应于研究院各系;分设本科班、进修班和工农班3类学制。本科班分热带作物、热作加工和热带农学3个专业,学制4年;进修班培养国营农场现职干部,学习时间1年,主要结合总结生产实践经验,提高农业科学理论水平;工农班培养工人、农民出身的学生,第一年以补习中学基础课为主,然后同本科班一样学习。本科班和工农班学生均把生产劳动作为重要一课,同时参加部分建院劳动。
领导体制历经多次变动:最初原属林业部,后改为由农垦部领导,之后先后改由农林部、农牧渔业部、农业部直属;20世纪90年代,两院升格为省部双重领导的中国热带农业科学院和华南热带农业大学。
二、天然橡胶加工工艺学教学与胶乳加工研究
(一)天然橡胶加工工艺学教学
学院新开办,一切从头开始,教师非常缺乏,而热带作物专业方面的教材则更缺乏。1960年,我从研究所抽调到学院加工系,接受了主讲三、四年级的“天然橡胶加工工艺学”专业课程的任务。这个专业课程,此前不仅在国内没有而且国外也没有正规高等学府开设过。因此,不像其他一些课程、特别是基础课程,一般有成熟教材可以借鉴或利用,而是必须结合实际自编教材。当时国内完全没有可作编教材参考的资料。因此,编写教材的内容来源,我只能是一方面凭在研究所工作时期累积的专业知识和实践经验,这只是一小部分;而另一方面,大部分则必须参考国外有关天然橡胶产品加工方面的资料。因此,编写这套教材任务是很艰巨的。此外,当时的时间也很紧迫——产品加工专业三年级下学期就要开课,允许我作准备的时间不到半年。当时正值大跃进时期,已经3年没有星期天休假了。1961年,学校执行劳逸结合方针,规定一周半天休息。然而,我却肩负重任——必须赶紧编写教材,分两步走:第一步,争取在不到半年时间,即开学前最少完成一半以上的任务;第二步,开学后,边上课边继续编写。因而连宝贵的一周半天休假,我也无福享受了。星期天都在翻资料,“爬格子”,毫不松懈,夜以继日,连续奋战……对于我那不能顾及的家庭、家人来说,我只有怀着抱歉的心情去面对。1960年,正是我国经济困难、粮食紧张时期,我和大家一样,每月19斤口粮,饥肠辘辘,饿得“脸带菜色”;我的心脏病不时发作……在这些艰苦和病痛中,我坚持挺住而过来了。有幸的是,我编写教材工作能够按计划顺利进展,完全满足了教学实践过程各阶段的需要,直至完成最后一章。就这样,经过一番苦干,我终于编写了一套《天然橡胶加工工艺学》讲义,接近30万字,另加实验教材,适用于3个学期的教学。这是我国关于天然橡胶产品加工的第一套系统的高等院校教材。
我前后从事教学工作4年多时间,对我个人工作史来说,虽只占小小一部分,但它却给我留下深刻的记忆。这是一段最艰苦而又很有意义的历程。1960至1964年,加工专业培育了3届学生130多人,毕业生大部分分配到生产场担当骨干,其余,一部分留在学院当教师,一部分留在研究所补充新鲜血液。这正如许多人说我“桃李满天下”那样。
(二)胶乳工艺研究
1964年,学院暂时停办加工专业,我重新回到研究所担负课题研究任务。
我的研究首先是面向生产的。我在胶乳方面,系统地研究成功一系列新鲜胶乳保存方法、浓缩胶乳长期保存和低氨胶乳保存方法(低氨主要改善胶乳制品厂的工作卫生环境)。成果相继在生产上推广,使我国商品胶乳一直保持高质量水平。
在胶乳工艺方面,需要将鲜胶乳制成商品浓缩胶乳发售给制品厂。本所1954年开始是采用膏化方法浓缩,设备简单。随后,在海南西联场由本所派人指导建立第一间浓缩胶乳工厂。因为膏化胶乳存在后膏化和生产周期较长的弱点,以后大部分推行离心机浓缩方法,产品质量较好。当年我国没有离心机生产,全部依靠进口,价钱高。为此,我于1978年在湛江建设农场胶乳厂进行试验,创立了“二步浓缩法”——结合膏化和离心两种方法,即鲜胶乳先膏化排去一半乳清,然后进行离心;这就节省了一半时间,1台离心机相当于2台使用,解决了离心机不足的困难。20世纪七八十年代大规模推行割胶使用刺激剂,大部分鲜胶乳浓度低,“二步浓缩法”既解决离心机不足的困难,又能提高离心效率,一举两得。
另方面,我在离心浓缩胶乳生产过程使用表面活性剂,使鲜胶乳粘度降低,使原来离心一班时间延长二三小时,直接提高了离心机生产效率。
天然橡胶生胶含有8 %左右的非橡胶成分。我带小组的同志成功地去除其中绝大部分非橡胶物质,而制出高纯度天然橡胶,适用于制造高绝缘橡胶制品,还可以作为人体某些器官代用品。由于纯化天然橡胶除去了蛋白质,就排除了异性蛋白排斥效应,因而纯化天然橡胶研究成果具有特殊应用价值。
三、天然橡胶基础理论研究
在基础理论这一领域,我投入了毕生较大的精力和较多的时间去从事研究。某学科基础理论研究成果,由于它不是解决某一技术问题,因而并不会立刻产生经济效益,然而却是代表了一个学科的科学水平,并长期影响和指导生产技术。因此,世界上的先进国家都是很重视基础理论研究的。解放初期,我国天然橡胶基础理论研究几乎是空白的。至于国外,也只有马来西亚,由于有一个相当规模的研究院,在这方面比较重视,而且在指导生产上起到了显著作用;而印尼、斯里兰卡和泰国等产胶国在这方面却都很薄弱。
我国是解放后才开始大规模种植天然橡胶的(主要是巴西三叶橡胶),我们的主要目标是满足生产需要,无暇顾及基础性研究。1954年,我在研究所第六(物理化学)研究室时,曾参与开设测定天然橡胶分子量课题。橡胶属于典型高分子材料,不象一般化学物质有固定分子量,它是高分子化合物,其分子量非常高,也没有固定分子量,只有平均分子量。当时,我们采用粘度法测定出,我国旧胶园天然橡胶实生树生胶的平均分子量高达160万;无性系则较低,不到一百万。研究期间,我们创立了“一点法”测定的新方法。关于这方面的研究论文,发表在全国《科学通报》杂志上,而后又被英国《橡胶文摘》发表(1969年),向世界报道——中国已经测定了天然橡胶分子量。当年,中国科学院正在起步研究高分子材料,接着,物理化学方面也开展研究分子量测定方法。他们认为,我们适时地将这一研究工作引导到天然橡胶方面来,是很有意义的。
以后,由于时局和工作变动,这方面的工作暂时停止。
20世纪80年代初,我重燃起恢复天然橡胶的基础理论研究的欲望,也得到上级支持,纳入年度科研计划。本人主持开设“橡胶分子结构与性能关系”课题,计划从几方面着手研究。首先,在过去研究分子量基础上开展研究分子量分布,利用液相色谱的凝胶渗透色谱(G.P.C)研究我国实生树和无性系的生胶分子量分布上的形态和规律,以指导和阐述橡胶形成中的机制问题。本来,一切高分子物质的分子量分布都遵循着高斯分布——单峰分布曲线。实生树橡胶是典型的单峰分布曲线。由于无性系是由两个品系芽接而成,我们已证实其分子量分布呈双峰分布,因为两个品系的合成分子的酶各自指导其分子聚合。两个不同品系组合,双峰分布曲线的形状便自然有所不同,双峰之间有前后、峰高峰低等位置构成的曲线图形,它们代表不同品系源的某些特性。一切天然高分子物质,如纤维、蛋白质,人工合成高分子物质,如橡胶、塑料、合成纤维等,它们的分子量分布曲线均呈单峰分布,即高斯分布曲线,因为它们的聚合是由一个触媒指导的,象天然橡胶的实生树一样。从这个观点出发进行推论,“三合树”是无性品系植株上再接上第三个品系而形成的,那么在“三合树”中合成的天然橡胶分子量分布,应是由于三个品系合成分子的酶各自指导其分子聚合而出现三峰分布。这是合乎逻辑的猜想。值得庆幸的是,在我们搜集的多个“三合树”橡胶样品中,果然发现了三峰分布曲线。这是一项很有价值的成果,首次验证了我们的猜想。
随着“橡胶分子结构”课题研究的逐步深入,扩展到对分子形态的探讨。橡胶树体内由单基异戊二烯聚合成聚异戊烯——天然橡胶,其分子是线型的。但是,这条线型分子,常在一些因素影响下,发生动态变化:当受氧化而老化,分子断链,分子量下降,导致橡胶力学性能下降;但在另一种情况下,如贮存环境影响,分子链上发生支化或交联,其力学性能则会提高。我们发表的论文,说明了天然橡胶分子结构变化对橡胶力学性能的影响。这个观点是具有动态辩证意义的。
20世纪80年代后期,由于国家重视自然科学的基础研究,设立了全国最高规格的“国家自然科学基金”,我连续获得两期基金资助进行基础研究。第一期课题,我从“分子结构”研究中的体会,由于天然橡胶存在因受氧化而降解,老化,其力学性能下降的事实,联合国标准化组织(ISO)在天然橡胶质量指标中订下一个老化指标,是基于生胶老化前后门尼粘度改变程度的一项力学性能指标,从老化角度衡量是有合理成分的;但从生胶结构形态改变中的支化和交联对其力学性能发生的影响却是相反的,它提高力学性能而抵消部分老化效果,因此分子发生支化和交联对老化有缓冲的意义,因而提出质疑ISO的老化指标的不完全合理的意见,并建议进一步通过科学试验加入一个指数去完整地纠正它。
20世纪后期,由于天然橡胶在世界市场上与合成橡胶竞争激烈,天然橡胶虽然通用性能好,但专用性能却不及合成橡胶,如合成的氯丁橡胶、丁氰橡胶抗油抗溶剂方面比天然橡胶好。后来研究在天然橡胶分子中加入分子基团,或者与第二(或第三)种高聚物共混或者共聚的办法,扩展了天然橡胶的专用性能。如后期制造环氧化天然橡胶,虽具有抗油、抗溶剂性能,但是美中不足的是,由于介入环氧化基团,产品抗老化性能却大大下降。我们第二期基金课题,使用红外线光谱、热氧化分析等先进仪器和技术,显示环氧化程度同老化程度的关系,提出在环氧基旁引入抗氧基团的可能,以完善其新产品的应用价值。
对于后期的“分子结构”研究成果,我们写出了3篇论文,发表在美国的《应用高聚物科学》(Applied Polemer Science)上,其中有的被收入“ISI”(世界科学索引),引起了广泛的注意。
天然橡胶的基础理论研究,经过20年的艰辛努力,使我国天然橡胶的理论水平大大提高了一步,填补了我国过去这一领域一片空白景象。本人于1997年正式退休了,希望工作后继有人。
这篇天然橡胶加工科教工作忆述,仅凭记忆而不可能详尽,对编写“天然橡胶事业”史料的要求,未必能完全达标,而且材料有些杂乱和繁琐;请征集小组大力修改、浓缩和指正。
(原刊载于2009年出版的《山野掘伟业——热作两院天然橡胶科教事业史料》)