“獲得國家91項專利，碳纖維回收利用比美國提前兩年時間做到，全國第一條碳纖維熱塑性復合材料生產(chǎn)線……”或許你很難將這些成就與一家成立不到4年的公司聯(lián)系起來。

但就是這樣一家“新”企業(yè)，憑借著自身的堅持，成為了碳纖維熱塑性復合材料領(lǐng)域的“黑馬”。

成立于2016年12月的安徽旭升新材料有限公司（以下簡稱：旭升新材）是一家專業(yè)從事新能源汽車用超能復合材料研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)。其研發(fā)生產(chǎn)的碳纖維PA熱塑性復合材料是碳纖維復合材料加工新技術(shù)，在國內(nèi)少有。

過去的倒視鏡在480G左右，用碳纖維PA復合材料制作的倒視鏡只有200G左右，重量減輕58%。

“碳纖維熱塑性復合材料應用領(lǐng)域很廣泛，將來在新能源汽車領(lǐng)域肯定會大有作為。以我們生產(chǎn)的倒視鏡為例，應用在新能源汽車上，能減輕重量，增強強度。耐刮擦性也有提高，倒視鏡移動性更輕便、靈活，耗電少。”旭升新材創(chuàng)始人蔡福泉近期在接受《大國之材》采訪時表示。

失敗千次迎來全國NO.1

如果所有人都說你錯了，有可能這才是你離正確最接近的時候。蔡福泉和他的團隊在碳纖維熱塑性復合材料上的堅持，看起來證明了這個道理。

碳纖維復合材料可分為熱固性與熱塑性，熱塑性具有可注塑成型，能夠滿足大量的高速生產(chǎn)的節(jié)奏，以及可回收等優(yōu)勢。高分子材料畢業(yè)的蔡福泉和他的同學一起組建了這家公司，攻克這一材料。

從一個新課題開始，到找出理想的基體材料，他們用了近5年時間。項目在不斷失敗、不斷總結(jié)、不斷提高中緩慢推進。

“這里頭我們走了很多彎路，失敗不亞于1000次。”提到研發(fā)之初的艱辛，蔡福泉記憶猶新。“因為一開始不知道哪個基體好，也沒有資料和文獻可查，我們就找了很多基體去試，但老是不成功，試了很多次后才想出相似相熔理論。”

排除了上千種不可能后，成功在慢慢靠近。在理論層面，尼龍材料對碳纖維的浸漬與尼龍材料的熔融指數(shù)息息相關(guān)，熔融指數(shù)大，分子量小。而分子量小又影響復合材料的綜合性能，因此要盡量選擇熔融指數(shù)高，分子量分布窄、流動性好的尼龍材料需要大量的試驗。

但碳纖維和尼龍6不完全相似，需要對尼龍材料進行改性，使得尼龍材料能夠和碳纖維充分的浸漬以提高材料的綜合性能。同時對碳纖維進行表面處理，以增加與基體的反應活性。“我們加了很多助劑改性兩種材料，改性后出來的材料復合要求了。可以說，這里頭的技術(shù)難點就在這里，創(chuàng)新點也在這。”蔡福泉說。

材料開發(fā)出來了，如何產(chǎn)業(yè)化令蔡福泉撓頭不已。

“國內(nèi)沒有設(shè)備，更沒有這樣的產(chǎn)線。一開始我們講要買設(shè)備的時候，國內(nèi)一些知名廠家聽到都很感興趣，都想來投標。但聽到我們是生產(chǎn)碳纖維熱塑性復合材料后，他們都退縮了，并勸我也別做了，肯定做不成的。”蔡福泉告訴《大國之材》，幾乎所有先前感興趣的廠家都用專業(yè)知識和真實案例勸他不要涉險。

對方認為，制造熱塑性的復合材料的過程中因為碳纖維質(zhì)量輕，會在空氣中飄起來，此外它具有導電性，會損毀設(shè)備。

在備受備“打擊”后，蔡福泉團隊與中國化工科學研究院開始合作。“他們一開始也說沒有完全的把握，但愿意試一試。”

正是這一試，試出了全國較早的碳纖維熱塑性復合材料生產(chǎn)線。

“雖然生產(chǎn)線里面有三個關(guān)鍵設(shè)備是從德國進口的，但其余部分的設(shè)備都是化工研究院研發(fā)出來的，這比我們一開始設(shè)想的全部進口成本要低多了。如果設(shè)備全部進口，報價是1000萬歐元左右，而現(xiàn)在，整條產(chǎn)線的成本是1000萬人民幣左右。”蔡福泉介紹。

2018年，旭升新材在國內(nèi)較早建成了碳纖維熱塑性復合材料生產(chǎn)線，2019年，該產(chǎn)線投產(chǎn)。目前，該產(chǎn)線的年產(chǎn)量為1500噸。

“雖然現(xiàn)在產(chǎn)線還不是很完善，存在這樣那樣的問題，但總算是有了，我們也在邊用邊完善。”蔡福泉透露，今年上半年，旭升新材準備開第二條產(chǎn)線。“有了第一條，第二條就是復制了，會非常快。如果不是因為疫情耽誤，第二條產(chǎn)線已經(jīng)起來了。”

應用：從“天上”到“地面”

過去，碳纖維熱塑性復合材料主要應用于航天航空領(lǐng)域，如用于直升機的地板、機身結(jié)構(gòu)、固定機翼、尾翼、前襟翼以及垂尾根部的整流罩等部位。隨著許多高端領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軓秃喜牧系囊笤絹碓礁撸瑹崴苄蕴祭w維復合材料開始逐步展現(xiàn)出自身的特殊優(yōu)勢，為越來越多的產(chǎn)業(yè)提供零部件服務(wù)。

蔡福泉介紹稱，隨著碳纖維熱塑性復合材料行業(yè)的發(fā)展，其應用也逐步從“天上”落到“地面”，從高高在上的航空領(lǐng)域到家喻戶曉的汽車、電子等領(lǐng)域。

在我國汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的同時，能源安全、節(jié)能減排已成為汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的 重要問題。國家出臺了一系列的政策法規(guī)，對汽車的能耗和排放指標均進行了嚴格的限制，而汽車輕量化正是解決上述問題的重要手段。

碳纖維復合材料以其優(yōu)異的機械性能、抗疲勞性能以及遠低于金屬的密度條件，成為了汽車輕量化的首選材料。但是，目前90%以上的汽車用碳纖維復合材料均采用熱固性樹脂體系，這類材料存在回收困難、固化周期長等問題。

由于具有易加工成型、邊角廢料可回收利用、不污染環(huán)境、成型周期短、生產(chǎn)成本低等特點，碳纖維熱塑性復合材料就成為解決這一問題的有效手段。

“碳纖維熱塑性復合材料易注塑成型，生產(chǎn)效率高，而且制品可重復加工，跟汽車產(chǎn)業(yè)可以配套。”蔡福泉表示。

據(jù)蔡福泉介紹，由于碳纖維增強聚合物基復合材料有足夠的強度和剛度，是制造汽車車身和底盤等主要結(jié)構(gòu)件的較輕材料。“預計碳纖維復合材料的應用可使汽車車身和底盤減輕質(zhì)量40%-60%，相當于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的1/3-1/6。”

而最接地氣的領(lǐng)域當屬運動領(lǐng)域。“比如用在高檔跑鞋上，主要保護運動員的腳腕，但目前成本還很高，一雙鞋好幾萬。”

目前，旭升新材涉及的應用包括：汽車、無人機螺旋槳材料、筆記本電腦外殼等。

以碳纖維增強熱塑性復合材料筆記本電腦外殼為例，這種筆記本電腦外殼以PMMA為基體，基體強度高，與碳纖維融合性好，整體性都能得到了提高。相對于傳統(tǒng)的碳纖維熱固性復合材料，這種筆記本電腦外殼外殼厚度減薄10%，重量減少10%。同時，在延展性能上表現(xiàn)更好，更具韌性，不易損壞。

“另外，相對熱固性符合材料，熱塑性復合材料具有可回收的特點。比如，我們做實驗的時候要先打個件，有時候打不成功，但是一點也不會浪費，我們會把這個廢件粉碎，然后按照一定的比例重新放到生產(chǎn)線上回爐，對整個系統(tǒng)沒有任何影響。”蔡福泉說。

成為最強大那個

讓旭升新材成為國內(nèi)熱塑性復合材料領(lǐng)域的最強最大企業(yè)并爭取兩年內(nèi)上市是蔡福泉的心愿。為此，他也做出了具體的規(guī)劃：“最近批下來的60畝的土地將是我們的新廠房，還要建一座新的研發(fā)大樓，名字我們起好了，就叫‘碳材料研發(fā)中心’。我們會聘請三個院士，將業(yè)務(wù)定位在民用的新能源汽車。”

“我去參加行業(yè)會議或展覽了解到現(xiàn)在在研究試驗階段的碳纖維熱塑性復合材料國內(nèi)也有幾家了，但是真正規(guī)模化生產(chǎn)的只有我們一家。”蔡福泉表示，這也意味著與該領(lǐng)域發(fā)達的其他國家相比，國內(nèi)還存在差距。

而造成這種差距的主要原因是國內(nèi)進入該領(lǐng)域較晚，應用領(lǐng)域的拓展方面落后、人才缺乏、關(guān)鍵設(shè)備無法自主生產(chǎn)、沒有專業(yè)生產(chǎn)的助劑等。“我們還沒有數(shù)據(jù)庫，這就影響市場銷售，也影響人才隊伍。這一塊單靠汽車廠家、材料廠家是搞不起來的，必須由國家部門牽頭來搞。”

碳纖維熱塑性復合材料的產(chǎn)業(yè)化，旭升新材已邁出了重要一步，這也是國內(nèi)在此領(lǐng)域中重要的一步。

“我們公司已經(jīng)取得高新技術(shù)企業(yè)，材料已經(jīng)應用筆記本電腦外殼，無人機，新能源汽車上了。出口到意大利產(chǎn)品也符合國際標準要求。由于受疫情影響出口受阻，正在開發(fā)國內(nèi)市場，訂單已經(jīng)接到年底了。”

去年年底，在合肥召開的亞洲新能源聯(lián)盟會議上，旭升新材的項目獲得了科技創(chuàng)新獎。“現(xiàn)場的專家和汽車廠家的老總們都很看好我們這個項目。”

也是在同一場會議上，與會專家提出，建立該行業(yè)的國家數(shù)據(jù)庫。“這個數(shù)據(jù)庫意味著什么呢？有了數(shù)據(jù)庫，設(shè)計人員就敢用我們設(shè)計的汽車倒視鏡了，因為在里面一查，對汽車影響等等，所有的參數(shù)都能一目了然，他們就心中有數(shù)了。”蔡福泉告訴《大國之材》。

蔡福泉透露，目前汽車廠家在該方面已有所行動，而東華大學、北航也已建立相關(guān)實驗室。“應該很快了，一旦有了數(shù)據(jù)路，這個應用就很普遍了。”

【人物介紹】

蔡福泉，教授級高工，1982年畢業(yè)于四川大學高分子材料系，從事高分子材料研發(fā)應用40多年。獲得國家專利78項。榮獲國家、省、市區(qū)科技進步獎7項，公開發(fā)表論文17篇。

【企業(yè)介紹】

安徽旭升新材料有限公司創(chuàng)建于2016年， 是一家專業(yè)從事碳材料研發(fā)與生產(chǎn)的科技型中小企業(yè)， 2019年榮獲高新技術(shù)企業(yè)稱號。公司現(xiàn)有聚合物、 碳纖維熱塑性復合材料、 PC光擴散材料等系列產(chǎn)品， 可廣泛應用于汽車、 電子、 電器、 通訊、 機械、 航空等領(lǐng)域。長期與新能源汽車合作， 并與大專院校開展產(chǎn)學研合作， 對CF+PA6、 CF+PA66、 CF+PC、CF+PEEK進行重點開發(fā)研究。