風波平息了，吳蘊初又致力於發展，因為他一心要填補好這項國內空白，而市場已越來越供不應求，唯有力圖拓展。便於一九三一年增資擴建，為了更全麵更完好地掌握這方麵的技，術，吳蘊初在製定好天原的擴建計劃並做了具體安排後，便啟程遠渡太平洋到美國去參觀學習。對美國的發達先進他是在讀書時即有耳聞的，如今親眼一看，更具體地領略了人家的發達、先進與富裕，與當時貧窮落後的中國相比簡直是無以置信的巨差。這令他喟歎不已，也痛心不已：古老的中國有它高度文明的光輝曆史，兩千年前的漢王朝，一千多年前的唐帝國，是何等地令世人敬佩；
偉大的中華民族，又湧現了多少令人矚目與崇敬的英雄人物與學術精英！可如今具有那麼多值得驕傲的古老的泱泱大國不僅頹朽破敗，任人宰割，而且窮得與人無法相比！他淚在眼中轉，血向心頭滴，愛國自強之心益發堅定了。因此，他毫無心思去領略那異國風光，隻全副身心地投入了緊張的參觀學習之中，收效甚快，收益頗豐，回國後，腳一踏進廠內就當即著手改進，並不惜重金送廠內的一名技術人員到美國去進修學習。
一九三三年，吳蘊初又對天原廠進行了二次擴建，生產能力更加明顯提高，市場上源源湧入了威儀而鼓舞人心的“太極圖”，洋商們大為驚恐，也大動了肝火，不惜賠錢，針對天原的產品一再降價傾銷，各路洋商紛紛出動，其勢大有包圍、吞噬天原之概。
吳蘊初不存任何幻想，嚴肅地麵對現實，向股東們冷靜而有力地分析了競爭則存、後退則亡的道理，而“我們為了民族工業的利益和生存，唯有降價競爭！也唯有大大發展民族工業，使國富民強，才能擺脫被掠奪被欺淩的屈辱局麵。為此，就是賠上了也要與洋商周旋到底！”
降價競爭。天原由於得“天”獨厚，成本原本就相對為低，質量又好又可保，利潤較大，降價的自由度自然也大，因而幾個回合過去，天原產品價格尚在成本線以上時，一些洋商因其產品已降到了成本線以下，紛紛偃旗息鼓敗下陣去，唯餘下了英、日各一家分別為產銷硝堿與漂白粉的廠家。日、英兩廠仍不甘休，惡狠狠地作殊死之鬥，將本已降在成本線下的價格繼續壓低，以致拉得天原產品也很快地降至成本線下，且大有不可遏止之勢。吳蘊初早有準備，尚在激戰前夜，他就預料到貪橫鬥狠的洋商憑其“重兵”在握，絕不會善罷，即使動用“後備軍”也要分個勝敗高低，倘不“預伏奇兵”是很難戰勝強敵的。因此，他一揮回擊的戰旗，就刻意研究降低成本的方案，日夜奮戰，終於取得了成功。天原產品沒有降下成本線幾天，便又因成本下降而在成本線上了。
對燒堿，吳蘊初采取變晶體為液體的手段降低成本。電解後本來就直接產生了液堿，須經沉澱、結晶等工藝處理方為晶體。如今直接出售液體堿，不但省了工藝程序，而且用戶可以不必費事再化，直接使用。“天原”本得因是國貨的“天緣”，又得地利，出廠即銷。這是洋堿無法匹敵的，他們總不能將液堿跨越千裏乃至萬裏直接運來。同時，吳蘊初又采取了新的工藝手段，進一步降低了堿內鹽的含量，因而提高了質量，方便，又好，誰不買國貨？對漂白粉，吳蘊初采用了改換包裝的辦法來降低成本。他把原包裝的一次性的木箱，一律改成了可回收循環使用的鉛皮桶，綜合概算可降低費用百分之十五左右，登市不久，就將已被洋商苦苦牽至成本線下的燒堿，又相對地推到了成本線上。
初時，英、日兩商還苦撐不已，雖已“損兵折將”到了元氣大虧的程度，而“天原”仍然傲然挺立於疆場，並且毫發無傷，兩商隻好哀歎弗如，認敗服輸而退避三舍了。
一場激烈、艱苦而又持久的商戰，在吳蘊初，聞驚變而不亂，遇強敵而不慌，料敵機先，運籌帷幄，於強敵環伺間，太極在握，屢出奇兵，終以“天原”全勝而告終。綜算起來，整個大戰期間無虧有賺，更重要的是大大地揚了國威，出了國人久抑的一口氣，在市場上更牢地站穩了腳跟，得以興隆發達，這才是根本性的勝利。
大戰方歇，吳蘊初就帶著戰後的疲勞與喜悅，馬不停蹄，又親赴歐洲考察選購生產硝酸鹽的設備，並就道專程探望了已定居瑞士、年登耄耋的老恩師杜博。
回國後更是勵精圖治，對天原電化廠則依最先進的手段不斷擴建廠房，改進工藝，增置設備，使其產量、產值、利潤持續上升。到一九三七年前，電解槽已由建廠時的五十個增至三百個；產量也與這一數量並進，恰好也是初產的六倍；資本則發展到了一百零五萬元，已成為規模可觀的大化工廠了。
也是歸國不久，幾與強化天原的同時，吳蘊初又辦起另一個“天”字號新廠：
陶器廠。
尚在歸國途中，吳蘊初就深切地感到創辦耐酸陶器廠已經條件成熟，而且勢在必行了。中國的陶業雖精，卻從未燒製過耐酸陶器，因為千百年來，尚無那種必要。
近代化學有了酸類產品，它才應需而生，當然是“生”在產酸的外國。直到此刻，天原盛裝鹽酸的“鹽酸甏”還是日產。價格昂貴是一個方麵，更主要的是抵製日貨不徹底，如味精般，必須全部原料都能自產自給才行。可生產耐酸陶，也不是很容易的，不像一般改變一下工藝就可的新式陶製品，那要有科學研究的參數在內的。
吳蘊初硬是憑他的化學基礎與曾製過矽磚、錳磚的經驗很快地“啃”下了這塊“骨頭”。在歸國的當年，即一九三四年即著手實施；在龍華濟公灘購了地皮，親自帶人由廠房到設備全部自行設計製造出來；聘請了曾多年從事製陶業的李思敬擔任廠長。吳蘊初運籌有方，李思敬操辦得力，幾個月後，一九三五年初，便正式投產了。
窯爐是新式的，機器是絞拌擠壓機，原料是取自天然的著名的宜興陶土，整體生產方式為半機械半人力的組合。初始時月產量為二十一二十四噸，產品除滿足天原的需用外，還銷往國內的化工廠與軍工廠。廠名仍是吳蘊初的巧思，以產天原產品盛器為因，取做“天盛”。當諸多遊商打快拳似地逐利於淺層經營時，吳蘊初立足長遠，出發點高出一籌。踏踏實實地構築著基礎化學工業，不斷向深層探求，以“天盛”又為國家填補了一項化學陶器的空白，天廚——天原——天盛，如同化學的連鎖反應方程式一般，互為動因與補充，形成一個完善的天字號係列，雖有先後之序，卻在國內都是天字第一號的化學工業企業，這貢獻不是具有曆史性的意義麼？ 天字第四號：請以天利效家邦一九三三年，幾與籌備天盛的同時，吳蘊初又動腦筋於白白放走的氫氣。也恰逢時機，又籌劃起了另一個天字號的化工廠。
電解食鹽時揮發出的大量氫氣，隻得少數用於製酸，餘下的大部分均因“無用”
而放掉了，對這製酸已多餘卻很難得的化學元素，吳蘊初隻覺得棄之可惜，卻又一時沒有利用的手段，正急於無措時，美國人送機會上門了。美國老牌大企業杜邦公司餘下了一套設備，正在尋找買主。原來杜邦公司為了搞合成氨的試做，在西雅圖置了一套相應的設備。試驗完成了，設備也就無用了。一時又找不到買主，就想到了在當時已很有名氣的中國吳蘊初，於是主動上門來銷售。吳蘊初一來是因製作硝酸會引起與軍事部門打交道而猶豫不決，二來，一個剛隻做過一次性實驗的機械設備，在當時的中國，雖無異於全新，但在美國杜邦公司這樣顯赫的大家來說卻應被視作淘汰下來的處理品。因此一半真一半假地表現得很不熱衷與積極，而賣主見吳蘊初並未拒絕，隻是猶豫，便極力鼓吹，一再鼓動。吳蘊初便索性大殺起價來，將杜邦公司的十八萬亮價一斧砍去一半，變成了九萬。杜邦公司急於脫手，居然答應了下來。十八萬已是“處理價”了，再隻花九萬豈不是便宜到家的揀了個廠子？吳紐初便籌起了一百萬元，在天原廠附近蘇州河畔購了塊地皮興建起了廠房，甚顧信譽的杜邦公司更依約派了位責任心很強的工程師來負責安裝。一九三五年試車生產並繼之投產運行。果然難度不小：雖說日產量很低，不過四噸，可全上海由於當時對液氨尚無認識與采用，需求量也隻在五百斤左右。但吳蘊初並不悔，他早知其不可為，可為了救國強本，開拓化學工業，他必欲為之，這就是他常說的，特別是辦硝酸廠時一再重複的“知其不可為而為之！”於是，他又再赴歐洲考察並選購法國的成套設備，又認真地參觀學習了一段，才回國親手安裝了新設備，一改往昔市場“黃色”麵貌的大量的白色硝酸源源而出。竟是幸虧一位日商幫忙，才打開了銷路。
這個日商經營的是青島的“維新工業社”，需用硝酸配伍做染料，他試用之下，覺得甚為“約西”，便不但大量購買，而且到處宣傳，甘做義務廣告，使銷路大開，一天強似一天。因硝酸廠所使用的原料除取自“天原”，便是取自天然：水、空氣。
故吳蘊初將其廠名也順應其初取做“天利”。於是，在天廚——天原——天盛的連鎖反應的分子結構式上又多了一個反應鏈——天利。而“知其不可為而為之”的信條，吳蘊初又於1936年送子誌超赴美留學時以篆體刻在漢白玉章上，再傳給兒子為座右銘。
天字第五號：請登天山望天下日寇侵華，給中華民族帶來了空前巨大的災難，這筆曆史重債，絕非其無條件投降能償還得萬一的。唯有化做嚴重的曆史教訓銘記於中、日子孫的心中，並用真正的友善來化解。
八一三以後，日寇占領了上海，吳蘊初這位高尚的愛國者，怎肯與敵合汙？他忍痛棄了四大廠房，拆卸了設備，冒著巨大的危險遷往了內地，並請夫人戴懿往香港主持由他開辦的香港天廚分廠。一麵努力醫治企業的戰爭創傷，一麵積極參與抗戰救亡活動。他去新疆辦廠就是基於救亡的即時目的與為國開辟新的化工基地的長遠用心。
新疆地處僻遠，遠離抗戰前線，工業基礎十分薄弱，倘能建廠，不僅可增進其工業底數，而且就算日寇再擴占內地，對新疆也是鞭長莫及，可為國家保留一塊基地。到新疆去辦企業，在當時一些企業家中恐怕根本沒人想過，首先是犯不上，遠離繁華，千裏蠻荒，無利可圖，甚至還要搭上老本；而那個出了名的凶狠魔王，霸道得無可理喻的新疆省主席盛世才，尤其令人望而卻步。莫說主動，就是有人甘願出錢請，許多企業家也會搖頭拒絕，吳蘊初卻甘之若飴，自不是為錢，而是為國。