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超级英雄电影桥段或成真,国产碳纤维企业发展助力终端产品变革!

2018-07-02 来源:塑商汇
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《复仇者联盟3:无限战争》用全球票房突破了20亿美元的成绩完美收官,这是漫威历史上第一次全员集合,所有“超级英雄”的集结也为影迷们带来了一场视觉盛宴。电影里看似科幻各种炫酷漂移的宝马车,还是刀枪不入的各色战衣,亦或是酷炫的飞船武器,随着基础科学领域的发展,在现实生活中终将变成现实,而这都将归功于新型材料“碳纤维”的出现:重量轻、刚度强、抗弯能力突出这些突出特点让碳纤维一经出现就在各领域获得了广泛应用。无论是生产生活,还是航天基建,碳纤维与我们的生活越来越密不可分。


然而,在全球碳纤维市场上,日本、美国等高性能纤维生产强国一直主导着该领域的技术创新和发展方向,占领全球碳纤维市场的制高点。据了解,中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代,多年来进展缓慢,但也取得了一定成绩。其中,不乏余姚市汇合塑化有限公司(以下简称“汇合塑化”)等优秀企业在碳纤维产业化方面自主开发道路中坚持不懈的努力。进入到21世纪,随着中国对碳纤维的需求量日益增长,碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持项目。


昂贵又不降解的碳纤维?


碳纤维,是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。


然而,碳纤维材料成本昂贵,因为其生产工艺十分复杂,导致量产不足。更严重的是,因为材料当中的基体环氧树脂难以溶解,碳纤维材料的回收异常艰难。


碳纤维复合材料回收技术的难点:


组成复杂:CFRP由增强体(碳纤维)、树脂基体和填料组成;


与其他材料结合:CERP使用时与其他材料结合,如金属配件、蜂窝结构、混杂复合材料等,使得回收困难;


无法熔融:热固性树脂因固有的交联性不能重新熔融塑化。


对于价格及回收两大难点,汇合总经理李志刚先生在接受塑商汇采访时表示:“碳纤维制品多用于特殊领域,其使用寿命和周期均有严格的要求,大量的废弃碳纤维产品急需处理。因此,在国内的碳纤维产业仍处于比较基础的环境中时,立足于长远发展,着眼于未来规划,大力发展循环经济和环境友好型的低碳经济,在产业起步的同时就要着手研究废弃碳纤维及其制品的回收利用,这样更加符合当今低碳的经济发展方式。”



余姚市汇合塑化有限公司/宁波博利隆复合材料科技有限公司总经理李志刚先生


据相关数据显示,碳纤维增强复合材料,将会在2020年达到275.5亿美元的市场规模,且碳纤维生产过程中有超过30%的浪费,因此碳纤维复合材料的回收势在必行。与此同时,国家对碳纤维的回收越来越重视,在相继发布的《关于加快推进碳纤维行业持续健康发展的指导意见(征求意见稿)》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《产业关键共性技术发展指南(2017年)》等相关政策中都重点提及了碳纤维复合材料废弃物低成本回收及其应用技术等内容。


2017年,汇合塑化总经理李志刚斥资8000万,创立了重庆宸胜新材料科技有限公司,作为汇合的子公司,其主要针对热固性碳纤维的回收及降低碳纤维成本的研究与发展,加强碳纤维生产能耗物耗的管理,通过提升工艺技术控制水平,降低电耗及综合消耗,实现能源梯级利用,提高产品的生产效率,降低生产成本。积极应用清洁生产工艺技术,实现制备过程中的废弃物、溶剂回收循环使用和热水回收利用,推行循环型生产方式,从而推动碳纤维行业的可持续发展。


目前,其技术已经能够保证碳纤维性能的前提下,在制造过程和报废部件中回收碳纤维,并且回收的碳纤维复合材料已得到了广泛的应用。李志刚说:“环保事业是大家的事业,是一个企业必须认真对待的事业,碳纤维作为新材料的源头,只有解决了源头的问题才能谈及后续的发展,而汇合便是紧紧围绕碳纤维的研发,致力于发展成为碳纤维产业链闭环的企业。”


李志刚还表示:“碳纤维的回收技术研发的成功,一方面在经济上可以降低成本;另一方面可以减少浪费降低能源消耗。最重要的是再生碳纤维可以满足未来对碳纤维急剧增长的需求,从而减少供应与需求之间的差距。”


碳纤维复合材料废弃物的回收方法主要有3种,包括物理回收(机械法)、化学回收(化学法)和能量回收(热解法)。具体如下表所示:


高手:始终为高 如一为手


新材料技术是世界各国重要的战略性新兴产业,而碳纤维是新材料产业的重点。尤其是在国军工领域,碳纤维及其复合材料具有非常重要的战略意义。2005年,中国碳纤维产业有了突破化的发展,中国碳纤维向多元化发展的趋势被推向高潮,也正是此时,凭借国家政策的良机,李志刚成立了汇合塑化,紧接着在2006年汇合获得国家CNAL即CNAS实验室认证;2007年开始正式投入生产碳纤维材料,2008年在国家重点创新项目、学科、实验室以及中央企业和国有商业金融机构、以高新技术产业开发区为主的各类园区等引进2000名左右人才。2012年, “千人计划”已引进各领域高端人才2263名;2013年,在李志刚的带领下,汇合塑化在改性塑料领域拿到了国家千人计划的名额。2017年,成立其子公司“重庆宸胜新材料科技有限公司。”


李志刚表示:“我最引以为豪的事情就是汇合塑化成立至今始终坚持做一件事,那就是碳纤维。”


目前,汇合塑化是国内专注于碳纤维领域最长的企业之一,也是中国为数不多的从事热塑性碳纤维材料研发并量产的生产基地。伟大都是熬出来的,汇合塑化在碳纤维领域从0到1的质变也足以认证了李志刚的坚持。


纵观国际碳纤维的发展,生产的规模化是降低成本和参与市场竞争的重要前提,近几年,在国家多个部委相关重要科技系项目和多项政策的支持下,国产碳纤维终于突破了“从无到有”,并在关键技术、装备、产业化生产及下游应用等方面都去的了重大进展。汇合也通过不断的钻研,成功开发出热塑性碳纤维复合材料系列产品50余种,填补了国内空白,成为中国唯一从事热塑性碳纤维材料研发并量产的生产基地。


“高手就是一直做一件事情,一直坚持,你就会成为高手。”汇合塑化在碳纤维领域取得的成绩不仅仅体现在生产规模及市场销售能力方面,这其中还包含了碳纤维的“跨越式发展道路”,使得汇合塑化在碳纤维产业领域快速崛起。


我国碳纤维虽然经过了一段时期的发展,但是与国外的技术水平还存在一定的差距和一些在竞争中不容忽视的问题。其中比较突出的是碳纤维尚未形成经济规模,价格太贵,成本组成不合理。这一突出问题也会随着国产企业不断在碳纤维领域的不断发展而陆续得到解决,其中,汇合塑化也正用实际行动引领国内碳纤维产业健康、稳定和可持续发展。


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