墙用乳胶涂料用于千家万户，但传统的热塑性涂料有冬裂夏粘的弊端，好像专门跟人作对，而原料为树脂的弹性乳液却必须依赖进口。山东轻工业学院材料科学与工程学院院长姚金水发现了这个问题，2007年，他完成的济南市青年科技明星计划项目——高性能聚合物弹性乳液，通过聚氨酯的预聚反应，姚金水的弹性乳液如同有了生命，能按照人的意愿调节自己的性能，冬暖夏凉祛除了传统涂料冬裂夏粘的弊端。
项目打破进口垄断
姚金水介绍，传统的内外墙装饰用乳胶涂料如苯丙乳胶涂料、纯丙乳胶涂料等都是热塑性的树脂涂料，玻璃化温度比较高，在冬季会处于玻璃态，变脆，从而使表面涂层出现大量裂纹，影响装饰效果，失去保护作用，如果增加软单体用量，则会使涂料变软，尤其在夏天耐沾污性大大降低，同样会影响美观。“弹性乳液很好地解决了冬裂夏粘的问题，但之前我国的弹性乳液大多数依赖进口，虽然国内也曾有相关研究报道，但是，一般很难实现弹性、耐沾污性、耐水性、附着力等综合性能的完美结合。因此开发高性能的弹性乳液代替进口乳液成为当务之急。”2007年，姚金水承担了济南市青年科技明星计划项目“高性能聚合物弹性乳液”的研制。
“传统的弹性乳液生产工艺是以纯丙乳液为主要成分，通过加入功能性单体N-羟甲基丙烯酰胺等产生内交联作用，但由于这种交联作用是物理交联，所得弹性乳液的综合性能不佳。”姚金水选用了有机硅和聚氨酯双改性技术，通过聚氨酯的预聚反应，形成两端含有异氰酸酯基团的预聚体，再通过与丙烯酸羟乙酯的反应，成为两端含有双键的聚氨酯大单体，最终与有机硅和丙烯酸酯类单体进行乳液共聚合反应，合成出了性能优异的弹性乳液，“聚氨酯大单体既是改性聚合物又是弹性乳液合成中的外加交联剂，具有双重作用。”姚金水高兴地介绍着自己的成果。
“该项目合成出了高性能的聚合物弹性乳液，其弹性、附着力、耐沾污性等性能指标都很好，具有很好的市场应用价值。”姚金水介绍，项目进展顺利，并提前进行了验收和鉴定，鉴定专家一致认为该项目达到了国际先进水平。“该项目所合成的丙烯酸酯聚合物弹性乳液完全可以与国外进口产品相媲美，而且综合成本较国外同类产品下降20%以上，可以完全替代进口产品用于水性弹性乳胶漆，这也是替代现有苯丙乳胶漆和纯丙乳胶漆的第三代高性能装饰用水性乳胶漆，大大提高对墙体的保护和装饰性能，该项目已经成功在济南钢铁集团新事业有限公司生产，目前已经产生了1000多万元的直接经济效益。”高性能聚合物弹性乳液在济南钢铁集团新事业有限公司生产后，姚金水发现，高性能聚合物弹性乳液除了在内外墙装饰上的用途以外，还可以涂于钢铁、玻璃等表面，“也就是说传统的高分子材料在金属、无机非金属等材料方面也具有重要的应用价值，这又促使我们课题组转向高分子材料在玻璃、陶瓷等材料上的应用和复合方面的研究工作，形成了一个独具特色的研究方向。”自青年科技明星计划之后，姚金水的科研一发而不可收。
明星计划催化成果不断
2007年以来，姚金水带领他的团队将研究方向调整为高分子材料在玻璃陶瓷材料上的应用，充分整合山东轻工业学院在传统玻璃、陶瓷方面的研究优势和新兴的高分子材料优势，形成了一个交叉性的新学科方向，同年，以姚金水为实验室主任的玻璃与陶瓷材料实验室被山东省教育厅批准为强化建设重点实验室，2008年，玻璃与功能陶瓷加工与测试技术实验室又被山东省科技厅批准为山东省重点实验室，之后，玻璃与陶瓷材料学科又成为“泰山学者”特聘教授岗位，并聘请了国际知名的玻璃研究科学家岳远征教授为泰山学者特聘教授，无机非金属材料工程专业还被评为国家一类特色专业，2010年，姚金水担任了省级重点实验室的学科带头人，并搭建起了一支老中青结合的20人的科研团队，继而带动了整个材料学院的科研工作，在玻璃、陶瓷及其相关材料的科研方面取得了突出的成绩，2007年以来获得省级科技进步二等奖2项，省级科技进步一等奖1项，省高校优秀科研成果一等奖3项，三等奖2项，承担省部级以上科研课题11项，企业委托科研课题30多项，鉴定科研项目7项，申请国家发明专利14项。在陶瓷成型用高分子模具材料、自清洁陶瓷材料、无氟乳浊玻璃、纳米陶瓷粉体材料等方面成功实现了产业化生产，为社会带来5000多万元的直接经济效益和数亿元的间接经济效益。
“我们的科研团队承担了多项上级立项的纵向科研课题和企业委托科研课题，高年级本科生参与到教师的科研课题，使学生的动手能力和创新能力得到提升，一方面获得了很多奖励，另一方面学生的就业和考研率也得到了明显提高。”姚金水介绍，在第九届和第十届全国大学生“挑战杯”课外科技作品大赛中，他的团队成员获得了国家三等奖1项，省级奖励6项，大量的学生慕姚金水名而来，材料科学与工程学院三个本科专业的招生由前几年的大量需要调剂生源逐渐实现了第一志愿全部录满的质的变化。自2007年以来，姚金水团队带出的研究生已经获得省级优秀硕士论文5篇，占整个轻工学院获奖论文的60%以上。科研团队中3人被评为省级优秀研究生指导教师，占到了全校的75%，1人被评为省级教学名师，2人被评为校级教学名师，1人成为教育部新世纪人才，2人被评为山东省有突出贡献的中青年专家，1人享受国务院特殊津贴，1人被评为济南市拔尖人才，1人获得山东省青年科技奖。
目前，姚金水及其团队与槐荫区科技局、济南新峨眉有限公司进行着全面科研合作，在耐火材料新产品开发、耐火材料用树脂粘合剂等方面成果显著，帮助该企业新增利税800多万元，此外，与槐荫化工厂、豪普公司等建立了稳定的产学研合作关系，玻璃澄清剂开发，锂离子电池材料开发、高分子滚塑工艺开发……青年科技明星计划之后，姚金水有的忙了。