中科大博士的五彩世界:安全环保大分子着色剂

浏览次数: | 发布时间:2019-09-03

文章来源:科学家在线

写在前面的话

追溯到旧石器时代,当第一抹红色被我们的祖先点缀在远古图腾上时,色彩便摆脱了对动物生理性刺激的形态,被赋予了人类社会所独有的符号象征,从此存在于人们的观念、想象、理解中,构成了当代文明五彩斑斓的审美基石。

如今对于色彩的追求已经渗透到了生活的方方面面当中,食品服饰、美妆护肤、建筑医药、艺 术创作……人们似乎已经很难忍受黑灰白的世界。绝大多数的合成物是需要人工添加色彩的,而传统的染料均是小分子,易吸收、易迁移、色牢度低,食品领域还存在安全问题。李军配的理想,即是用大分子着色剂的技术创新,做出色彩化学的“中国芯”,让这个五彩缤纷的世界更美好。

有需求的企业太多 遍地都是市场

李军配在读博士期间,一家位于广东的Prada代工厂找上门,希望能解决这种奢侈品箱包容易掉色的问题。李军配第一次意识到:皮革是用小分子染料混合进去染上颜色的,小分子活泼,容易透皮和被吸收,遇到表面的擦拭,颜色是很容易掉的;而大分子很笨重,“像个大胖子赶都赶不走”,如果再进一步将大分子的染料反应到皮革上“手拉手抱住”,除非皮革降解,否则颜色永远不会掉。

在清华从事博士后研究期间,与团队开展合作的香港漆宝国际集团向李军配描述了他们的痛点,作为国内前十的家具漆生产商,想进军儿童漆领域,但儿童漆需要非常鲜艳的颜色,而且必须有很强的抗氧化能力。在漆宝的配合下,李军配第一次用大分子着色剂去验证了他的想法,成功研制出了颜色鲜艳、不掉色、安全的大分子树脂,添加到儿童漆里,解决了此前存在的问题。而漆宝也成为了他后来创立公司后的第一个投资人。

成立公司后,阿迪达斯和耐克的供应商也找过来,这家公司做鞋底的泡沫材料,以前使用的是色浆,会出现沉淀的情况,就只能做白色和黑色两个颜色;其他的颜色要么容易掉色,要么颗粒感很重,这也是为什么市面上绝大多数运动鞋底非黑即白的原因。李军配和他们讲清楚大分子着色剂的原理,反应到基质上后是在分子层面牢牢混合的,不会出现沉淀和掉色,他们兴趣立即上来了。

随之而来的还有做指甲油的化妆品公司说干燥性差的问题、纺织行业说染色后的丝太脆容易拉断的问题、染发剂行业说对人体的安全健康问题……李军配发现, 市场的空间,比想象的要大。

自带颜色的高性能安全环保材料“小男孩”与“小女孩”的牵手

市面上传统的着色方法是主客体掺杂型,就是将小分子的发色团混到主体成分里去,“就像墨水滴进去,本质上是一个物理的混合。”而李军配团队的大分子着色剂核心技术,是反应型的方法,是化学层面的结合,他将之形象地比喻为,“小男孩”和“小女孩”的手拉手。

在卡通示意图里,小女孩就是具有染色功能的发色团,小男孩是主体成分,不同于传统着色方法的混乱,在这个场景下,小男孩和小女孩是紧密、有序相互连接在一起的,发色团均匀分布在材料中,稳定、耐迁移。

大分子反应型方法的优势,功能上来看,解决了传统共混的配色方案容易褪色的问题;更重要的是,这种技术有其不可替代的安全性。

就拿染发剂来说,市面上常见的有机染发剂由于染色效果好,色调变化范围广,原料便宜且占有很大的市场,这类染发剂多为苯胺类成分。其中苯二胺是着色剂的主要成分,其具有很强的致癌性、致过敏性(接触性皮炎、哮喘)、易致湿疹等。也有研究表明,长期接触苯二胺可导致慢性肾脏损害。

而李军配在伦敦大学国王学院研究药物的时候,就做过把药物大分子化的尝试。大分子的分子量一般超过5000,很难透皮或被人体吸收。把大分子应用到染料上,即使有小朋友误吞,也可以通过人体被排泄出去。“我们的产品都是大分子,口服级的,给实验室的小白鼠喝下去、倒进满是金鱼的鱼缸里,都没有任何问题。”

大分子着色剂技术带来的另一个优异性能在于,可以做成结构材料。

“换句话说,就是我可以选择具有不同结构性能的基质(小男孩),选择不同颜色的染料(小女孩),通过我们独特的技术反应在一起,形成不同的组合,就成了自带颜色的高性能结构材料。”

这其中,涉及到结构的合成、改性、配方……“如果说药物可以通过分析成分去仿制,那是相当于去仿制一个自行车;但是我们技术的复杂程度相当于一辆飞机,技术壁垒还是很高的。”

生活中经常遇到的大分子材料,比如塑料、橡胶、涤纶、尼伦,还有碳纤维材料,结构性能都非常好,质轻,密度小,有优良的力学性能,绝缘性能,隔热性能等。李军配目前选择了聚醚类、聚氨酯、聚丙烯酸三种高性能材料作为基材,选取不同的颜色进行反应,把色彩加入到这些材料的“基因”里,就形成了“天然”带色的高分子材料,结构可调、软硬可变、颜色可选、性能可定。

“就拿PU(聚氨酯)来说,它的可塑性太好了,我可以用来它做成篮球,可以做成合成革,甚至可以用来做心脏搭桥的器械。”在聚氨酯领域申请了22项国家发明专利的李军配,深谙该种材料的优异性。

拿合成革举例来说,传统的染色工艺是把色浆混合到浆料(化工原料)里,再等里面的溶剂水挥发,干了之后形成一层膜,做成皮革;而采用李军配的技术,把大分子的发色团反应到皮革上,直接形成一张带颜色的皮革。这种技术路径也为解决传统印染行业的污染提供了新的思路:“为什么印染行业的污染这么大呢?因为活性染料并没有百分之百染到衣物上,有一些与水发生了反应,最后只能以废水的形式排出去。”

在产品上,目前李军配团队也是两种思路,第一是提供安全、环保、高饱和度的色精作为添加剂,下游客户可以直接添加到他的产品中,由于大分子色精比较“笨重”,色牢度会非常好;第二是做成带色的结构材料,比如做成彩色的大分子树脂,可以直接用来涂漆。

据分析,全球染料和颜料市场规模2016年为304.2亿美元,预计2025年将达到464亿美元;全球树脂及大分子材料市场规模2016年为1300亿美元,预计2025年将达到2000亿美元。

从产品到工艺 尊重技术与市场

对于李军配来说,理解并且满足客户的需求,比生产出一款标准化的产品,需要投入更多的时间和精力。

李军配一直在思考怎样给用户提供的解决方案“减负”:“现在的材料要加的各类添加剂太多,染料、增稠剂、流平剂等等,客户的需求当然希望你提供的产品是简单合一的,既有颜色,又有各方面的性能。”

更重要的一点是,对于下游企业来说,生产流程中任何一点小的改动,可能就涉及到整个供应链体系的调整,成本控制、采购体系、管理效能都会发生敏感的变化,所以对于采用新技术、新配方,是慎之又慎的。

李军配已经意识到了这一点,所以他打算先提供直接可用的色精产品,客户可以作为助剂添加,并且帮着用户做生产管理,告诉客户如何搭配其他的配方,去哪儿采购,量怎么添加。“这样去帮客户省心,因为我不这样做,他们自己还得去想办法调整工艺,很多时候就会抗拒我的技术创新。”李军配说,“我会给他一个整体的解决方案。”

而结构性材料则相对麻烦一些。传统的染色技术,如果客户想要一个其他的颜色,可以直接把色浆添加进去,混一混就可以;但如果是材华科技提供的结构性材料,涉及到颜色的配比以及与基材的精准反应,就无法直接微调,需要公司自己去承担工艺成本,比如一个颜色就需要配备一个大的反应釜,与其他基材做反应,多个颜色就要多个釜,如果无法规模化生产,就会面临很高的生产和管理成本。

李军配选择了一个更“取巧”的方式,在各个领域选择标杆性的企业,一起把产品和工艺往深处推。这种配合模式,早在与漆宝合作时就已经形成,客户提出痛点需求,李军配给出技术解决方案,客户投入生产使用并给出反馈意见,李军配再来进行产品级的调整,并综合考虑工艺如何优化。

“我们的核心优势是把发色团反应到大分子材料上去,但是这个材料本身有什么样的性能,如何去调节这个结构、硬度等等,我们需要反馈;漆宝会给我提出诉求,并且把经验告诉我,应用到他们自己的产品上,我们就少走了很多弯路。”

油漆行业的模式成功了,李军配准备将其复制到其他行业中去,给标杆性的企业提供安全化、高性能的色彩解决方案,获取市场需求和信息,以最小的成本不断完善自己的产品和工艺。

李军配也知道如何去缩减成本。化工行业门类繁多、工艺复杂、产品多样,很多在产品加工、储存、使用和废弃物处理等环节中,会产生大量有毒物质,尤其在一些化工企业发生重大爆炸事故后,化工项目在很多地方都是被谨慎对待的,目前国内很多化工厂面临的是产能过剩的情况。李军配的产品生产找代工厂加工,可以使用他们的设备来减少生产成本。他也会去找上游原材料供应商一起合作,压低采购价格、使用他们的生产线。

不做产业颠覆者 用技术赋能共生共长

化工行业的毛利率是比较高的,和李军配合作的两家上市公司净利润在20%以上,毛利率至少超过50%。而材华科技自身的毛利率可以做到60%以上。

李军配并不急于拓展太多用户。“我们这个产品的附加值相对来说比较高,不用太追求这个产品的量,我们只追求产品所覆盖的行业,慢慢地就会有客户渗透进去。”

今年,除了老客户外,材华科技已经拿到了研究机构、烟草公司、美妆公司等行业的订单,“今年销售额没什么压力。”李军配可能是为数不多的不着急大规模销售,甚至不急着大规模融资的创业者。

而更多的应用场景,国外的很多公司已经做出了示范性先导。比如Dayglo推出的一款大分子着色剂已经得到美国FDA批准,可以用于食品包装领域,刚刚开始推广;比如联合利华将大分子染料添加到洗衣液里,同时保证颜色不会染到衣物上去,就有了大家熟知的蓝色洗衣液;再比如Sirigen将大分子荧光着色剂应用到细胞染色领域,避免了以前荧光剂对细胞的毒害以及因为小分子物理堆积造成的荧光淬灭(发色团互相遮挡导致发光强度减弱)。

趋势是明朗的,但李军配发现国内大部分企业,拥有核心技术的相当少,缺乏技术创新的基因,CTO居然对很多非常基础的技术都不太理解。他希望的是通过与各个领域企业共生共长的方式,为标杆性企业解决技术问题,拓展应用领域,做技术赋能的事情,共同分享由此带来的产品高附加值产生的利润空间。“我们更愿意将自己定义为一个技术研发类的企业,而不是销售类企业。”
个人小传:“我是挺理想主义的一个人”

科学家在线:从你的经历来看,你是一个连续创业者,还在读博三的时候就创立了公司,后面又多次创业直到今天,也获得了很多的荣誉,是什么驱使你走向现在这个道路的呢?

李军配:读书的时候就有这个想法,对我影响最深的是在安徽开过一次叫亚布力企业家论坛,我做过志愿者,见识到了中国的最顶尖的一些企业家,包括王石、任志强、王中军等等,我第一次觉得这些企业离自己这么近,然后就想自己创业。注册的第一个公司叫合肥碧朗化工,当时看了徐小平的一篇文章讲怎么创业、股权如何配置、内部如何管理,我基本是依样画葫芦来的。但是我发现对一个博士生来说,创业还是挺难的,没资源,也没有其它的背景,也没有社会经验。我就去和我导师商量,做了一个叫仿肽抗菌的产品,模仿天然多肽的结构,形成同样性质、但是价格更低的一个化合物。当时是15年,我们参加了一个创新创业大赛,拿到了安徽省第一名,拿了一个500万的种子基金,然后合肥市高新区,包括现在合肥市天使基金,安徽省投资集团都对这个项目投资了。

过了一段时间之后,我来到清华做博后,创业的念头还是挥之不去,因为我的背景也是做高分子材料,尤其是一些环保的绿色化学概念的。想了很长时间,觉得可以围绕色彩方面,因为这个世界哪里都需要色彩的点缀,针对一些技术和安全问题,我们完全是可以把这个行业做得更好的。

科学家在线:你觉得创业对你最大的改变在哪里?

李军配:我们经历过没有钱的阶段,一点点熬过来;也经历过差点放弃控股权的失误,幸好又拿回来。我觉得要做好一个企业,真的是需要时间积累,还有对于这个行业的专注。我以前是一个非常乐观的人,现在变得更加理性,更加抱有一个长期创业的态度来做这件事情。我也不追求速成,我就觉得我应该踏踏实实去做,而不通过金融带来的泡沫实现快速变现。我觉得创业带给我的快乐不在于我赚多少钱,在于我做这件事情给行业带去改进、给世界带去美好。

科学家在线:但是和你的交谈中,感觉你还是一个理想主义者,你身上那种追求纯粹的气质还是挺重的。

李军配:可能是吧,我还是非常理想主义的。我没有工作过,从小家庭也比较幸福,包括现在创业也是得到了很多支持,前期的融资也是异常顺利,投资人甚至把场地都免费给我们建研发中心,也把他的客户渠道给我们了,非常认可我们。这样就导致大家认为我过分乐观,对人都抱有非常正面的期待。我们公司团队都是直呼其名,我们推崇的也是一种很简单很单纯的奋斗文化,叫简单正直,艰苦奋斗,这个也是我的价值观。

科学家在线:你的团队构成如何?如果你要为各个行业提供定制化解决方案,是需要深入理解整个产线的生产、供应链的,对销售团队的要求很高。

李军配:我们现在三个联合创始人都在做销售,因为做B端,对谈的基本是老板,非常考验销售个人能力和渠道资源,所以我们亲自去谈会更好一些。我当时招他俩过来,正好补齐了我的短板,他们一个是在上市公司做化工工厂的工艺设计,另外一个是以前在奔驰管车间的生产,负责奔驰整个涂装车间,大概50多个人。现在大家都愿意为了这份事业放弃原本很稳定的生活,大家的战斗力还是很强的。

科学家在线:你觉得未来三年内,这个项目会是一个什么样的规模和产出?

李军配:未来三年以内,我们希望大概有50到100家的客户,因为我们是B端的,也不用找太多户,标杆性的就可以。今年收入大概会在几百万,下一年应该能做到2000万,第三年的时候5000到1个亿之间。这一轮融完之后,我考虑只需在一两年以后再融个A轮,因为我们有了很好的造血能力,就围绕大分子的复制去展开,去提供产品和解决方案。