宁波益德新材料有限公司在石墨烯改性塑料取得突破性进展

二十余年风云兼程,二十余年潜心钻研,凭借长远独到的眼光和坚持不懈的探索,宁波益德新材料有限公司(以下简称“益德新材料”)在“碳纤维复合材料和石墨烯改性塑料”的研究方面取得了突破性的进展。益德新材料技术副总毛惠敏告诉笔者,材料的研发是一个漫长的过程,面临着各种各样的难题,需要在生产第一线不断探索,反复实践,最终才可能到达成功的彼岸。

益德新材料的前身为余姚市章盛塑业有限公司,成立至今已有二十余年的历史。公司设立在素有“东南最名邑”之称的浙江余姚,位于余姚市牟山镇富民工业园区。主要从事军工、电子电器、纺织与纺机、汽车等领域的产品材料,如炸药箱、通信接线盒、纺织机械送箭轮、箭杆箭头、汽车车门把手、安全带扣等改性塑料,品种有石墨烯PET切片、碳纤维增强PA、碳纤维增强PC、碳纤维增强PP、阻燃PP、增强PA、阻燃PA、导电PP、导电PE、导电PA、抗菌PET、抗菌PA、抗菌PP、抗菌ABS等。

根据市场需求的变化,益德新材料引进高科技的产品,并对接高分子材料与纺织材料的高端大专院校,聘请国内炭材料领域的顶尖专家,准备在碳材料与高分子材料上,打造国内最前沿的碳纤维增强复材。

作为中国第一代碳纤维增强复材的研发者、与中国碳纤维复材的发明专利持有人,39年的塑料情结,使毛惠敏对塑料的奥妙深有感触。早在2000年,他就开始从事碳材料与高分子材料的复合,在当时的中国塑料城,几乎无人知晓什么是碳纤维,也无法找到任何可参考的资料,包括设备,只有国外才有,但拒绝出售。尽管困难重重,他还是开启了这条探索之路,并在2008年获得专利。但在研究过程中,他发现碳纤维材料与热塑性复材复合时,碳纤维经螺杆剪切,长度只有0.5毫米,这大大降低了碳纤维原有的高强度,使复材在真正替代高比重的金属材料上遇到了强度不够的难题。从2014年开始,他带领着团队在“如何提高碳纤维在复材的长度”这个问题上苦下功夫,甚至自己研发生产设备,通过碳纤维与高分子材料原位聚合的方式,终于小试出20毫米长的碳纤维,使碳纤维复合材料的拉伸强度接近400Mpa。据悉,益德新材料已成功打造出一条1000吨/年的碳纤维尼龙自动化生产线,目前正在克服产业化中粘度的一致性及复材的出料难度等问题。待这些问题得到解决,其所产的碳纤维复材定能为真正实现运载工具轻量化贡献力量。

除了碳纤维复材,益德新材料在石墨烯改性纤维上也取得了重大进展。石墨烯改性纤维是一种全新的智慧功能性纤维,具有远红外增温,抗菌抑菌,抗静电,耐磨等功能,符合大健康的主流消费观。对于益德而言,这也是一个新的契机。目前,益德新材料着重开发石墨烯改性抗菌、抗静电、远红外纤维,并建有一条3000吨/年的石墨烯特殊复合PET生产线,是国内第一家石墨烯改性涤纶长纤产业化单位。其产品可应用于纺织、军工、医疗、汽车、航空航天等各个领域。

毛惠敏举例道:“单从服装行业来讲,随着人们生活水平的提高,更加舒适、健康、轻薄的服饰,已成为市场上的主流消费观。而石墨烯改性纤维,在保持原有纤维强度的基础上,能够提高抗静电、抗菌、保暖等功能,是真正的市场刚需。据我们推算,在中国4000万吨/年的涤纶纤维中,如果用上0.1%的石墨烯改性纤维,那么总使用量将达到4万吨,这个市场十分巨大。”在交谈中毛惠敏告诉笔者,关于石墨烯改性纤维的研发,他们在双螺杆上苦苦摸索了近5年,依然没能攻破。这主要是因为传统的双螺杆熔融法,已无法分散纳米材料、高效超精的化学材料,只能采用全新的原位聚合分散工艺,这也是对目前双螺杆技术的一次革命。石墨烯改性纤维作为纳米材料的一种,“设备、工艺、配套助剂”都制约着它的应用,缺一不可。而且在所有的纳米材料中,石墨烯不同于其他单向性材料,只增强不增韧或者只增韧不增强,是目前真正能够同时实现增强增韧的上乘材料。根据益德新材料的数据分析,就导电性能而言,在微量的情况下,尚未发现能够超越石墨烯的材料。

“以前所谓的石墨烯应用在高分子材料,仅仅是指涂料领域。可喜的是,我们成功研发出石墨烯改性纤维,精度非常高,通过原位聚合分散工艺,已经完全可以应用到塑料领域中。这其中的意义非常巨大,真正开启了石墨烯应用于塑料领域的大门。”毛惠敏自信而道。益德新材料研发石墨烯改性纤维的初衷,就是为了将这种“神奇”的材料推广开来,物尽其用,发挥它的最大功能。