二十余年風(fēng)云兼程，二十余年潛心鉆研，憑借長遠(yuǎn)獨(dú)到的眼光和堅持不懈的探索，寧波益德新材料有限公司（以下簡稱“益德新材料”）在“碳纖維復(fù)合材料和石墨烯改性塑料”的研究方面取得了突破性的進(jìn)展。益德新材料技術(shù)副總毛惠敏告訴筆者，材料的研發(fā)是一個漫長的過程，面臨著各種各樣的難題，需要在生產(chǎn)第一線不斷探索，反復(fù)實踐，最終才可能到達(dá)成功的彼岸。
寧波益德新材料有限公司技術(shù)副總毛惠敏 益德新材料的前身為余姚市章盛塑業(yè)有限公司，成立至今已有二十余年的歷史。公司設(shè)立在素有“東南最名邑”之稱的浙江余姚，位于余姚市牟山鎮(zhèn)富民工業(yè)園區(qū)。主要從事軍工、電子電器、紡織與紡機(jī)、汽車等領(lǐng)域的產(chǎn)品材料，如炸 藥箱、通信接線盒、紡織機(jī)械送箭輪、箭桿箭頭、汽車車門把手、安全帶扣等改性塑料，品種有石墨烯PET切片、碳纖維增強(qiáng)PA、碳纖維增強(qiáng)PC、碳纖維增強(qiáng)PP、阻燃PP、增強(qiáng)PA、阻燃PA、導(dǎo)電PP、導(dǎo)電PE、導(dǎo)電PA、抗菌PET、抗菌PA、抗菌PP、抗菌ABS等。
根據(jù)市場需求的變化，益德新材料引進(jìn)高科技的產(chǎn)品，并對接高分子材料與紡織材料的高端大專院校，聘請國內(nèi)炭材料領(lǐng)域的頂尖專家，準(zhǔn)備在碳材料與高分子材料上，打造國內(nèi)最前沿的碳纖維增強(qiáng)復(fù)材。
作為中國第一代碳纖維增強(qiáng)復(fù)材的研發(fā)者、與中國碳纖維復(fù)材的發(fā)明專利持有人，39年的塑料情結(jié)，使毛惠敏對塑料的奧妙深有感觸。早在2000年，他就開始從事碳材料與高分子材料的復(fù)合，在當(dāng)時的中國塑料城，幾乎無人知曉什么是碳纖維，也無法找到任何可參考的資料，包括設(shè)備，只有國外才有，但拒絕出售。盡管困難重重，他還是開啟了這條探索之路，并在2008年獲得專利。但在研究過程中，他發(fā)現(xiàn)碳纖維材料與熱塑性復(fù)材復(fù)合時，碳纖維經(jīng)螺桿剪切，長度只有0.5毫米，這大大降低了碳纖維原有的高強(qiáng)度，使復(fù)材在真正替代高比重的金屬材料上遇到了強(qiáng)度不夠的難題。從2014年開始，他帶領(lǐng)著團(tuán)隊在“如何提高碳纖維在復(fù)材的長度”這個問題上苦下功夫，甚至自己研發(fā)生產(chǎn)設(shè)備，通過碳纖維與高分子材料原位聚合的方式，終于小試出20毫米長的碳纖維，使碳纖維復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度接近400Mpa。據(jù)悉，益德新材料已成功打造出一條1000噸/年的碳纖維尼龍自動化生產(chǎn)線，目前正在克服產(chǎn)業(yè)化中粘度的一致性及復(fù)材的出料難度等問題。待這些問題得到解決，其所產(chǎn)的碳纖維復(fù)材定能為真正實現(xiàn)運(yùn)載工具輕量化貢獻(xiàn)力量。
除了碳纖維復(fù)材，益德新材料在石墨烯改性纖維上也取得了重大進(jìn)展。石墨烯改性纖維是一種全新的智慧功能性纖維，具有遠(yuǎn)紅外增溫，抗菌抑菌，抗靜電，耐磨等功能，符合大健康的主流消費(fèi)觀。對于益德而言，這也是一個新的契機(jī)。目前，益德新材料著重開發(fā)石墨烯改性抗菌、抗靜電、遠(yuǎn)紅外纖維，并建有一條3000噸/年的石墨烯特殊復(fù)合PET生產(chǎn)線，是國內(nèi)第一家石墨烯改性滌綸長纖產(chǎn)業(yè)化單位。其產(chǎn)品可應(yīng)用于紡織、軍工、醫(yī)療、汽車、航空航天等各個領(lǐng)域。
石墨烯改性纖維
毛惠敏舉例道：“單從服裝行業(yè)來講，隨著人們生活水平的提高，更加舒適、健康、輕薄的服飾，已成為市場上的主流消費(fèi)觀。而石墨烯改性纖維，在保持原有纖維強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，能夠提高抗靜電、抗菌、保暖等功能，是真正的市場剛需。據(jù)我們推算，在中國4000萬噸/年的滌綸纖維中，如果用上0.1%的石墨烯改性纖維，那么總使用量將達(dá)到4萬噸，這個市場十分巨大。”
在交談中毛惠敏告訴筆者，關(guān)于石墨烯改性纖維的研發(fā)，他們在雙螺桿上苦苦摸索了近5年，依然沒能攻破。這主要是因為傳統(tǒng)的雙螺桿熔融法，已無法分散納米材料、高效超精的化學(xué)材料，只能采用全新的原位聚合分散工藝，這也是對目前雙螺桿技術(shù)的一次革命。石墨烯改性纖維作為納米材料的一種，“設(shè)備、工藝、配套助劑”都制約著它的應(yīng)用，缺一不可。而且在所有的納米材料中，石墨烯不同于其他單向性材料，只增強(qiáng)不增韌或者只增韌不增強(qiáng)，是目前真正能夠同時實現(xiàn)增強(qiáng)增韌的上乘材料。根據(jù)益德新材料的數(shù)據(jù)分析，就導(dǎo)電性能而言，在微量的情況下，尚未發(fā)現(xiàn)能夠超越石墨烯的材料。
益德新材料所產(chǎn)的碳纖維尼龍66及其制件
“以前所謂的石墨烯應(yīng)用在高分子材料，僅僅是指涂料領(lǐng)域。可喜的是，我們成功研發(fā)出石墨烯改性纖維，精度非常高，通過原位聚合分散工藝，已經(jīng)完全可以應(yīng)用到塑料領(lǐng)域中。這其中的意義非常巨大，真正開啟了石墨烯應(yīng)用于塑料領(lǐng)域的大門。”毛惠敏自信而道。益德新材料研發(fā)石墨烯改性纖維的初衷，就是為了將這種“神奇”的材料推廣開來，物盡其用，發(fā)揮它的最大功能。
【編者結(jié)語】“輕量化”、“以塑代鋼”已成為時代發(fā)展的趨勢，這對材料的性能和應(yīng)用提出了更具挑戰(zhàn)性的要求。馬克思曾說：“在科學(xué)上沒有平坦的大道，只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人，才能希望達(dá)到光輝的頂點(diǎn)。 ”益德新材料猶如“攀登者”，在材料開發(fā)的道路上認(rèn)準(zhǔn)目標(biāo)，不斷探索，積極創(chuàng)新，雖知路途艱辛，但依然堅定前行！ | 
