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生物基树脂

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登记号:G20200162

所属行业:制造业

学科分类:材料化学;

关键词: 秸秆 树脂 木质素 高活性 碳纤维复合材料

绿色分类:环境友好材料利用;

  • 基本信息
成果名称: 生物基树脂
成果登记号: G20200162 学科分类: 材料化学;
绿色分类: 环境友好材料利用; 项目关键词: 秸秆  树脂  木质素  高活性  碳纤维复合材料
推荐单位:

上海汉禾生物新材料科技有限公司

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 面洽, 成果所属行业: 制造业
国家/地区: 知识产权: 发明专利,实用新型专利,其他
简介: 点击查看

一、项目简介(简要介绍项目基本情况)

本项目以秸秆为原料,研发低成本提取高活性木质素的新技术,并将其创新应用于制备生物基树脂,进而广泛应用于碳纤维复合材料的制造,填补了低成本、高性能生物基树脂的技术空白,产品属国内外首创。

(一)项目研发背景

木质素作为可再生天然高分子材料,应用前景广阔。其中,利用木质素制备树脂的思路自上世纪70年代以来国内外均有提出,迄今没有成熟产品实际应用的主要原因在于提取高活性木质素难度大、成本高和未能突破木质素制备树脂产业化所必须的关键技术和工艺。

我国年产秸秆8亿吨,绝大部分燃烧处理造成环境污染。本项目以低成本的利用秸秆等可再生原料、安全环保的生产过程逐步替代传统石化同类产品,生产生物基树脂,产品性能优异、环保性好,可有效解决现有产业中环境友好和高昂成本之间的“痛点”。

(二)项目核心技术

本项目以秸秆为原料,低成本提取高活性的木质素,并将其创新应用于制备生物基树脂。该新技术针对原有技术思路存在的成本高、效率低、应用难、环境风险大等问题,提供了一种成本低、效率高、环境友好,能快速产业化发展的高活性木质素制备和高性能树脂生产的全新技术体系。

用该树脂制成的碳纤维复合材料产品比进口高性能树脂制成的强度和韧性高10-30%;使用过程中产生极少挥发物。其经济环保性使产品一经推出便受到包括央企、行业龙头企业在内的客户青睐。

(三)项目市场前景

作为国家关键战略材料之一,碳纤维复合材料的先进制造技术长期被发达国家垄断,国产化替代需求迫切。全球碳纤维复合材料需求逐年增高,2018年市场规模达到139亿美元;中国发展迅猛,增长率逐年增加,高性能树脂市场规模将随之迅猛增长,本项目具有高性能、高经济性、高环保性等独特优势的生物基树脂不仅有着巨大的市场需求和广阔前景,而且在国产化替代、环境保护、生态建设等方面具有巨大的综合效益。


二、合作内容

(一)涉及到的主要相关技术简介(主要介绍本项目所涉及到的主要技术内容、以及需要配套的其他技术)

1、项目核心技术:

本项目以独创原创技术低成本提取高活性的木质素制备高性能树脂,产品为国内外首创,技术水平达到国际先进。

本项目经过长期深入的研发,从原料处理、炼制生产到树脂制备突破了一系列关键技术和设备,项目相关技术方案均为原创,具有完整的自主知识产权。

① 原料处理技术

Ø针对秸秆等生物质原料的复杂结构,采用独创的核心技术工艺,以最高效率、最低成本使处理后的原料达到生产技术要求。

Ø本项目独创原创的原料处理技术体系从根本上解决了以往相关技术手段产生的污染严重、能耗大,且原料处理结果稳定性差,不能适应连续生产要求等难题。

Ø科学设计的技术方案和自主研发的自动化生产工艺,不仅实现了高效、清洁、低能耗的原料处理,还保障了高产、稳产、优产。

② 炼制生产技术

Ø根据生物基树脂的产业化方向,本项目经过多年研发,创新形成了独有的新材料生物炼制技术路线。

Ø研究形成了实现新材料生物炼制高效、清洁、稳定的一系列生产技术方案。

Ø按照产品质量控制体系的要求,形成了严密的技术标准,确保炼制生产全过程标准化、精细化。

Ø研究形成了精准到各工序、各岗位的完整技术规范,为炼制生产效率的持续提高提供强有力技术支撑。

③ 树脂制备技术

Ø本项目发明了直接利用高活性木质素制备高品质的生物基树脂的全新技术。

Ø研发成功的独有配方不使用有毒有害高污染的成分,使用过程中产生的挥发物极少,只相当于国标定义的同类传统树脂优等品的1%左右。

Ø研究形成最优匹配的生物基树脂固化体系,使碳纤维复合材料形成更强的界面结构,显著增加其强度和韧性。

④ 专用设备工艺技术

Ø本项目中一系列自主研发的专用设备及工艺技术,是整体核心技术成果的重要组成部分。

Ø在原材料处理、炼制生产、树脂制备等关键环节,建立了一整套标准化体系,攻克了产业化的重大技术难关。

Ø基于本项目专用设备工艺技术建设的工厂,具有生产效率高、设备制造和维护成本低等特点,极大地降低了投资和生产成本,有利于产业化发展中的复制与推广。

2、配套技术需求:

本项目生物基树脂应用于碳纤维复合材料,为了使产品能更好更快地应用于碳纤维复合材料行业,尤其使用在其高端领域中(航空航天、军工),项目需要配套碳纤维复合材料领域相关技术。

①使用生物基树脂优化碳纤维预浸料生产制造技术及后续成型技术;

②使用生物基树脂优化碳纤维缠绕成型工艺技术;

③ 优化生物基树脂批量生产设备工艺技术;

④ 各项碳纤维复合材料基础检测标准及实际操作流程;

⑤ 各应用领域碳纤维复合材料制品检测标准及实际操作流程。


(二)拟合作区域及合作对象(主要说明该项目希望合作的区域及承接对象)

1、华北地区

有丰富的秸秆资源,同时面临经济转型,有雄厚的重工业基础,如:太原钢铁(集团)有限公司,其下全资子公司山西钢科碳材料有限公司以碳纤维及其复合材料的研发、生产、销售为主。汉禾新材希望能与当地政府、碳纤维复合材料企业、当地高校充分合作,积极建立生物质炭基新材料创新基地,并以此为依托研究和开发生物质炭基新材料产品和生产技术,优先整合山西省高校的科研力量,获得政府产业转型发展政策支持,支撑产业在华北地区的高效有序推广,以绿色技术成果转化推进山西秸秆综合利用和先进碳纤维复合材料国产化替代,助力山西经济转型不断向前迈进。

2、华中地区

有丰富的湿地芦苇资源,资源利用继续转型,如:湖北省内长江流域湿地。芦苇有“湿地森林”之称,对长江流域生态环境和野生动物生存环境发挥着不可替代的重要作用。近年来由于芦苇造纸产业萎靡,导致芦苇湿地面积骤减,给国家十分重视的湿地保护带来巨大危机。湿地芦苇保护除加强立法监管外,更重要的是发展芦苇新产业,走可持续发展道路。汉禾新材希望能与当地政府及企业充分合作,以绿色技术成果转化助力振兴芦苇产业,保护芦苇湿地生态环境。

3、西南地区

有丰富的秸秆资源,需要高科技企业带动当地经济、技术发展,如:云南省西部与南部地区。这些区域多以种植业为主,有丰富的玉米秸秆和蔗梢蔗渣未被充分利用,新材料生物炼制产业可以缓解当地秸秆综合利用压力。汉禾新材希望能与当地政府及企业充分合作,以绿色技术成果转化延伸云南地区种植业向高科技方向发展,同时保护环境、保护少数民族多元文化,为保证在云南美丽山川的基础上带动高科技产业发展尽一份力。

4、长三角及珠三角区域

有先进技术和理念,是先进制造业最发达的区域,也是碳纤维复合材料产业集中度最高区域,比如:有以江苏恒神股份有限公司、江苏澳盛复合材料科技有限公司、中复神鹰碳纤维有限责任公司等为代表的碳纤维及其复材制品企业;有以中国商用飞机有限责任公司、中材科技(苏州)有限公司、上海天海复合气瓶有限公司、浙江氢航科技有限公司等为代表的碳纤维复合材料应用企业。汉禾新材希望能与这些企业充分合作,以绿色技术成果转化助力高性能树脂国产化替代。


(三)拟合作模式(简要介绍项目未来的商业模式,以及希望开展的合作模式)

1、商业模式

汉禾新材以原创技术为核心,从原料到产品应用和技术服务的形成完整产业链。自主生产、销售产品,配合销售向客户提供专业技术服务和整体解决方案。同时对技术进行科学有效的保护,保持前瞻性研发,保持技术领先性和多样性,以此获得发展先机和引领技术发展方向。在原料丰富地区快速复制新材料生物炼制工厂,在先进制造业发达地区布局生物质新材料基地。与龙头企业通过合作或产品定制,成为其专供商,通过开放积极的合作交流,与合作伙伴形成紧密的产业联盟。

2、合作模式

原料端,与地方政府、企业充分合作,建立“政府主导、市场机制”的秸秆原料收储模式,保证秸秆等生物质原料的质量稳定性和价格稳定性,保障秸秆收储安全、高效、有序,同时为合作企业增加业务收入,为广大农民增加劳动岗位和收入。

产品端,与碳纤维复合材料各应用领域的龙头企业合作,整合优势联合攻关,快速实现在高端制造中的广泛应用,携手打造大国之材。同时与广大碳纤维复合材料生产企业、碳纤维复合材料应用企业广泛合作,用高性价比的优质产品为用户降低生产成本、促进产品升级、获得更高利润。

加强与政府、行业协会、媒体等的合作,通过新材料生物炼制高新技术产业落地发展和高端人才引入,展现地方经济转型发展新动能,体现政府培育优良营商环境新成果,打造企业品牌和形象。


三、合作案例(如已经有示范、应用等,可提供)

本项目开发的生物基树脂,经包括央企、知名国企、行业龙头企业在内的客户实际应用,显著增强碳纤维复合材料强度和韧性,大幅降低生产成本,符合高性能树脂国产化替代的要求。

Ø本项目开发的生物基树脂与碳纤维结合生产的复合材料性能优异,已实际应用于工业无人机、氢气储运设备、消防设备、非织造工业设备等领域。

Ø对比进口高性能树脂制成的碳纤维复合材料,强度和韧性均超出10-30%,使用过程中产生极少挥发物,只相当于国标定义的优等品和同类产品的1%左右,具有高性能、低成本、安全环保的独特优势。

Ø是目前市场上唯一的可用于碳纤维复合材料的生物基树脂,暂无同质化竞争对手。

产品的实际应用已充分证明,用该生物基树脂生产的碳纤维复合材料产品具有强度高、韧性好、可节约碳纤维用量等优良性能,可满足国家急需的高性能树脂国产化替代需求,是生物质新材料迈向高端制造的全新拓展。


姓名: 桑涛 性别:
出生日期: 2017-09-08 08:00:00.0 职务: 教授
国籍(地区): 联系地址: 上海市闵行区陈行公路2388号21幢202室
电子邮件: hanhexincai@163.com
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