天然纤维复合材料可(kě)以制备成复合材料预浸料、拉挤型材、片状模塑料(SMC)、团状成型模塑料(DMC or BMC)等。天然纤维复合材料的比重低于碳纤维复合材料,环保耐用(yòng),除用(yòng)于汽車(chē)工业之外,如性能(néng)达到要求,也可(kě)以用(yòng)于航空航天等行业和领域以达到节能(néng)减排的效果。其深遠(yuǎn)的影响是天然纤维复合材料巨大的潜在商(shāng)业和制造机会。玻璃纤维增强塑料(GRP)的全球消费量在2012年生产超过1000万公吨,几乎占据了所有(yǒu)工业行业,价值超过7000亿英镑。
在过去10年中,全球工业化生产的天然纤维以每年20%的速度增長(cháng)。天然纤维复合材料可(kě)以在许多(duō)方面替代玻璃纤维复合材料的部件和结构(例如门、窗框、外墙),能(néng)量收集(即太阳能(néng)電(diàn)池板、风力涡轮机转子叶片)。特别是在汽車(chē)行业(例如门内面板、仪表面板、扰流板、仪表板、引擎盖板、保险杠等)。在汽車(chē)领域,天然纤维复合材料目前主要用(yòng)于替代玻璃纤维复合材料(GRP),使用(yòng)的成形工艺主要是SMC/ DMC,RI,RTM和Prepregging)。通常用(yòng)于每台汽車(chē)/車(chē)辆超过100-200千克。
本项目的应用(yòng)范围聚焦在汽車(chē)用(yòng)天然纤维复合材料。目前在天然纤维和天然纤维复合材料的广泛普及应用(yòng)中存在两个关键的问题。其一与玻璃纤维复合材料相比,纤维和基體(tǐ)之间的界面结合较弱,导致天然纤维复合材料的力學(xué)性能(néng)较低;其二由于地理(lǐ)分(fēn)布不同产生的种植条件差异,难以保证所提供的天然纤维的生产数量且质量难以保持一致。
目前使用(yòng)的天然纤维复合材料比玻璃纤维复合材料的机械性能(néng)低30%;因品种、生長(cháng)条件和气候不同,性能(néng)不一致率约在20%,其它性能(néng)如导热性能(néng)、耐辐射、耐腐蚀性能(néng)目前还没有(yǒu)全面的数据。从产业的角度来看,天然纤维的产量和质量的不稳定性是工业复合材料的应用(yòng)一个严重的问题,应尽快解决其生产周期長(cháng)并克服地质和气候的变化因素引起的不稳定。
本项目通过极大地改善天然纤维的使用(yòng)性能(néng),使其保持在复合材料工业中的稳定和可(kě)持续发展,以取代汽車(chē)、建筑施工中应用(yòng)最為(wèi)广泛的玻璃纤维复合材料系统。具體(tǐ)途径是发展天然纤维的表面处理(lǐ)技术(浸润剂)以使天然纤维的性能(néng)达到复合材料生产的最低要求,同时通过纤维植物(wù)的生長(cháng)环境及植物(wù)本身优化和基因筛选重组研究,来达到提高纤维强度和稳定质量的效果。
该项目英方进行了实验室验证和小(xiǎo)规模试生产,期望与國(guó)内的复合材料生产厂家、相关研究院所开展合作,共同投资,对天然复合材料及其具體(tǐ)领域的应用(yòng)进行多(duō)學(xué)科(kē)研究,通过天然纤维复合材料SMC/ BMC和预浸加工和生产技术,极大推动天然纤维复合材料在汽車(chē)行业的发展,带动在航空航天、建设施工等其他(tā)领域里的推广使用(yòng),同时在复合材料领域开展長(cháng)期合作,提高英國(guó)和中國(guó)可(kě)持续发展的材料研究能(néng)力。
该实验室成果可(kě)小(xiǎo)规模生产,外方期待以专利许可(kě)证贸易、出口产品、合作生产等方式开展合作。
投资建议:
中方 (1-3家单位): ¥2000万;英方(1-3家单位): 200万英镑。
项目期限:3-4年。
一.3年后项目产值(2016-17):
1)≥200吨浸润剂/年生产能(néng)力(中國(guó)或英國(guó)),产值200万英镑;
2)处理(lǐ)2万吨/年(中國(guó)或英國(guó)) 复合材料工业用(yòng)天然纤维,替代2万吨玻璃纤维,产值2千万英镑;
3)天然纤维复合材料: 5万吨,产值大于1亿英镑;
4)相当于生产过程中年减少CO2 排放量60万吨。
二.7年后项目产值(2020):
1)≥1000吨浸润剂/年生产能(néng)力(中國(guó)或英國(guó)),产值 1亿英镑;
2)处理(lǐ)10万吨/年(中國(guó)或英國(guó)) 复合材料工业用(yòng)天然纤维,替代10万吨玻璃纤维,产值超过1亿英镑;
3)可(kě)生产天然纤维复合材料: 30 万吨,后续产值大于6亿英镑;
4)相当于年减少CO2 排放量3000万吨。