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高性能竹纤维增强高分子复合材料制备技术
科技成果综合评价报告详情
科技成果综合评价报告
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成果名称
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所属单位
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联系人
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联系电话
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成果简介
福建农林大学和国际竹藤中心联合开展了竹纤维的高值化利用——竹材加工剩余物增强高分子复合材料的研究,以竹材加工剩余物为试验原料,通过增强相纯化、纤维形态控制,以及挤出造粒、注塑成型工艺的组合应用提高增强相的分散性和取向程度,结合竹纤维的表面原位改性,解决了在低纤维负载量的条件下制备高性能(优良的力学性能、耐水性和耐候性能)的竹塑复合材料的技术难题。该项成果通过水相分离技术纯化增强相、纤维形态控制和注塑成型工艺提高竹短纤维束在聚丙烯基体中的分散性和取向程度,以及马来酸化聚丙烯相容剂、碱处理,无机溶胶、无机纳米颗粒等多种界面改性技术的协同作用,在竹纤维添加量仅为35 %的条件下,制备出了弯曲强度和模量高达4.0 GPa和83.0 MPa的竹短纤维增强热塑性高分子复合材料。
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创新水平
关键共性技术
前沿引领技术
现在工程技术
颠覆性技术
其他
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技术进度
新设备或新装置
样机原理
工程样机
中试原型机
产业化
新材料或新技术
实验室阶段
工程化阶段
产业化阶段
技术成果
专利
奖项
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产品方向
有多个应用方向
有一个应用方向
没有应用方向
无法判断
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市场空间
需求前景巨大
需求前景较大
需求前景一般
无法判断
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成本竞争
优势明显
优势一般
没有优势
无法判断
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政策影响
政策鼓励
政策限制
政策淘汰
无法判断
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市场周期
进入期
成长期
饱和期
衰退期
无法判断
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转化周期
近期可控(1年内)
周期较长(2年内)
很难转化(3年起)
无法判断
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科技成果的创新基因评价
该科技成果领头人具有教授职称,博士生导师,已发表相关国际论文6篇,获得8项奖项,属于国家级人才。曾入选“国家万人计划科技创新领军人才”、“科技部中青年科技创新领军人才”、“国家林业局百千万人才工程”等人才计划。目前担任国家木材标准化技术委员会木材基础标准分委会副主任委员、中国林学院生物质材料分会副秘书长等学术职务,先后主持国家自然科学基金5项、国家科技支撑计划课题3项,国家林业行业公益项目和国家林业局948项目各1项,在研多项国家级项目;获国家科技进步一等奖和二等奖各1次,梁希科学技术奖一等奖2次、梁希青年科技论文二等奖、三等奖各2次,发明专利5项,实用新型1项,技术许可1项;主持制定国家标准1项。研发团队人数4人,高级人员占比25%以上,经验丰富,分工明确。 该项目提出了化学键合和多尺度机械咬合相协同的多元界面增强技术,即利用马来酸化聚丙烯相容剂优异的“桥接”作用,促进聚丙烯与竹纤维之间形成紧密的几何接触,为更好的发挥竹纤维与基体聚丙烯之间的机械咬合创造条件;通过协同多种表面改性技术(碱处理、纳米溶胶、商业纳米颗粒),在竹纤维表面构筑起多尺度的纳微粗糙表面,进一步提升了竹纤维与基体聚丙烯之间的机械咬合效率。多元界面改性技术结合了机械互锁、分子缠结和化学键合等界面增强机制,从而为制备高力学性能竹纤维复合材料创造了条件。此外,首次应用喷雾施加硅烷表面改性商业纳米颗粒技术显著提高了竹纤维复合材料的界面结合性能,解决了纳米颗粒团聚的问题。
不少于150字
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科技成果的技术亮点评价
该成果以企业提供的竹材加工剩余物为原料,通过水分离技术提升了增强相中竹短纤维束的含量;双螺杆挤出造粒和注射成型技术的组合使用保证了复合材料内部竹纤维束优异的分散性和较好的取向度;马来酸化聚丙烯相容剂促使竹纤维束与聚丙烯之间形成紧密结合,为无机纳米颗粒发挥微纳尺度的机械咬合增强机制提供了必要条件;喷雾施加工艺促进二氧化钛溶胶在竹纤维和聚丙烯表面原位合成纳米二氧化钛,解决纳米颗粒的团聚问题;碱处理、纳米溶胶、商业纳米颗粒改性的组合应用不仅显著提升了竹纤维束本身的力学性能,还通过多元协同界面增强机制提升了纤维束与基体之间的界面结合强度。此外,引入氧化诱导时间作为竹纤维复合材料抗氧化剂快速筛选和优化的关键指标。 该技术最大的优势是可以大量消耗竹材加工剩余物,实现竹材加工剩余物利用率的大幅提升,并通过工艺优化和竹纤维的表面原位改性实现了高性能竹纤维复合材料的连续化生产。竹纤维复合材料使用寿命长,具有环境友好、成本低等优势,对于竹产业实现减排增值目标具有较高的应用价值。
不少于150字
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科技成果的应用市场评价
长期的研究和产业实践也发现,应用传统生产技术和工艺生产的竹塑复合材料相对其他木塑产品在力学性能方面没有明显优势。竹纤维优异的力学特性在竹塑复合材料中没有得到充分体现。该成果的技术可有效解决上述问题,制备的高性能竹塑复合材料可广泛应用于室内装饰装潢材料、竹材地板、包装材料等,大大提高了竹材加工利用率,应用前景广阔,具有固碳时间长、环境友好、成本低等优势,对于竹产业实现减排增值目标具有较高的应用价值。建议向福建省、广西省、广东省等竹林资源丰富地区推广,可重点关注复合材料制造企业。
不少于150字
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评价专家组综合意见
该成果由竹材加工剩余物与高分子材料聚丙烯树脂混合注塑加工而成,对传统塑料行业有一定的引领作用。该成果具有优良力学性能、耐水性和耐候性等特点,技术创新性强,技术比较成熟,目标市场处于增长期,投资回报比较可靠,未来市场空间潜力大,利于实现“碳达峰,碳中和”这一政策要求。项目转化成熟度比较高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
评价专家署名
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评价专家联系方式
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评价专家职务
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