这家企业成为了碳纤维热塑性复合材料领域的“黑马”

“获得国家91项专利，碳纤维回收利用比美国提前两年时间做到，全国第一条碳纤维热塑性复合材料生产线……”或许你很难将这些成就与一家成立不到4年的公司联系起来。

但就是这样一家“新”企业，凭借着自身的坚持，成为了碳纤维热塑性复合材料领域的“黑马”。

成立于2016年12月的安徽旭升新材料有限公司（以下简称：旭升新材）是一家专业从事新能源汽车用超能复合材料研发与生产的高新技术企业。其研发生产的碳纤维PA热塑性复合材料是碳纤维复合材料加工新技术，在国内少有。

过去的倒视镜在480G左右，用碳纤维PA复合材料制作的倒视镜只有200G左右，重量减轻58%。

“碳纤维热塑性复合材料应用领域很广泛，将来在新能源汽车领域肯定会大有作为。以我们生产的倒视镜为例，应用在新能源汽车上，能减轻重量，增强强度。耐刮擦性也有提高，倒视镜移动性更轻便、灵活，耗电少。”旭升新材创始人蔡福泉近期在接受《大国之材》采访时表示。

失败千次迎来全国NO.1

如果所有人都说你错了，有可能这才是你离正确最接近的时候。蔡福泉和他的团队在碳纤维热塑性复合材料上的坚持，看起来证明了这个道理。
 

碳纤维复合材料可分为热固性与热塑性，热塑性具有可注塑成型，能够满足大量的高速生产的节奏，以及可回收等优势。高分子材料毕业的蔡福泉和他的同学一起组建了这家公司，攻克这一材料。

从一个新课题开始，到找出理想的基体材料，他们用了近5年时间。项目在不断失败、不断总结、不断提高中缓慢推进。

“这里头我们走了很多弯路，失败不亚于1000次。”提到研发之初的艰辛，蔡福泉记忆犹新。“因为一开始不知道哪个基体好，也没有资料和文献可查，我们就找了很多基体去试，但老是不成功，试了很多次后才想出相似相熔理论。”

排除了上千种不可能后，成功在慢慢靠近。在理论层面，尼龙材料对碳纤维的浸渍与尼龙材料的熔融指数息息相关，熔融指数大，分子量小。而分子量小又影响复合材料的综合性能，因此要尽量选择熔融指数高，分子量分布窄、流动性好的尼龙材料需要大量的试验。

但碳纤维和尼龙6不完全相似，需要对尼龙材料进行改性，使得尼龙材料能够和碳纤维充分的浸渍以提高材料的综合性能。同时对碳纤维进行表面处理，以增加与基体的反应活性。“我们加了很多助剂改性两种材料，改性后出来的材料复合要求了。可以说，这里头的技术难点就在这里，创新点也在这。”蔡福泉说。

材料开发出来了，如何产业化令蔡福泉挠头不已。

“国内没有设备，更没有这样的产线。一开始我们讲要买设备的时候，国内一些知名厂家听到都很感兴趣，都想来投标。但听到我们是生产碳纤维热塑性复合材料后，他们都退缩了，并劝我也别做了，肯定做不成的。”蔡福泉告诉《大国之材》，几乎所有先前感兴趣的厂家都用专业知识和真实案例劝他不要涉险。

对方认为，制造热塑性的复合材料的过程中因为碳纤维质量轻，会在空气中飘起来，此外它具有导电性，会损毁设备。

在备受备“打击”后，蔡福泉团队与中国化工科学研究院开始合作。“他们一开始也说没有完全的把握，但愿意试一试。”

正是这一试，试出了全国较早的碳纤维热塑性复合材料生产线。

“虽然生产线里面有三个关键设备是从德国进口的，但其余部分的设备都是化工研究院研发出来的，这比我们一开始设想的全部进口成本要低多了。如果设备全部进口，报价是1000万欧元左右，而现在，整条产线的成本是1000万人民币左右。”蔡福泉介绍。

2018年，旭升新材在国内较早建成了碳纤维热塑性复合材料生产线，2019年，该产线投产。目前，该产线的年产量为1500吨。

“虽然现在产线还不是很完善，存在这样那样的问题，但总算是有了，我们也在边用边完善。”蔡福泉透露，今年上半年，旭升新材准备开第二条产线。“有了第一条，第二条就是复制了，会非常快。如果不是因为疫情耽误，第二条产线已经起来了。”

应用：从“天上”到“地面”

过去，碳纤维热塑性复合材料主要应用于航天航空领域，如用于直升机的地板、机身结构、固定机翼、尾翼、前襟翼以及垂尾根部的整流罩等部位。随着许多高端领域对高性能复合材料的要求越来越高，热塑性碳纤维复合材料开始逐步展现出自身的特殊优势，为越来越多的产业提供零部件服务。

蔡福泉介绍称，随着碳纤维热塑性复合材料行业的发展，其应用也逐步从“天上”落到“地面”，从高高在上的航空领域到家喻户晓的汽车、电子等领域。

在我国汽车产业飞速发展的同时，能源安全、节能减排已成为汽车产业可持续发展所面临的 重要问题。国家出台了一系列的政策法规，对汽车的能耗和排放指标均进行了严格的限制，而汽车轻量化正是解决上述问题的重要手段。

碳纤维复合材料以其优异的机械性能、抗疲劳性能以及远低于金属的密度条件，成为了汽车轻量化的首选材料。但是，目前90%以上的汽车用碳纤维复合材料均采用热固性树脂体系，这类材料存在回收困难、固化周期长等问题。

由于具有易加工成型、边角废料可回收利用、不污染环境、成型周期短、生产成本低等特点，碳纤维热塑性复合材料就成为解决这一问题的有效手段。

“碳纤维热塑性复合材料易注塑成型，生产效率高，而且制品可重复加工，跟汽车产业可以配套。”蔡福泉表示。

据蔡福泉介绍，由于碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度，是制造汽车车身和底盘等主要结构件的较轻材料。“预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身和底盘减轻质量40%-60%，相当于钢结构质量的1/3-1/6。”
 

而最接地气的领域当属运动领域。“比如用在高档跑鞋上，主要保护运动员的脚腕，但目前成本还很高，一双鞋好几万。”

目前，旭升新材涉及的应用包括：汽车、无人机螺旋桨材料、笔记本电脑外壳等。

以碳纤维增强热塑性复合材料笔记本电脑外壳为例，这种笔记本电脑外壳以PMMA为基体，基体强度高，与碳纤维融合性好，整体性都能得到了提高。相对于传统的碳纤维热固性复合材料，这种笔记本电脑外壳外壳厚度减薄10%，重量减少10%。同时，在延展性能上表现更好，更具韧性，不易损坏。
 

“另外，相对热固性符合材料，热塑性复合材料具有可回收的特点。比如，我们做实验的时候要先打个件，有时候打不成功，但是一点也不会浪费，我们会把这个废件粉碎，然后按照一定的比例重新放到生产线上回炉，对整个系统没有任何影响。”蔡福泉说。

成为最强大那个

让旭升新材成为国内热塑性复合材料领域的最强最大企业并争取两年内上市是蔡福泉的心愿。为此，他也做出了具体的规划：“最近批下来的60亩的土地将是我们的新厂房，还要建一座新的研发大楼，名字我们起好了，就叫‘碳材料研发中心’。我们会聘请三个院士，将业务定位在民用的新能源汽车。”

“我去参加行业会议或展览了解到现在在研究试验阶段的碳纤维热塑性复合材料国内也有几家了，但是真正规模化生产的只有我们一家。”蔡福泉表示，这也意味着与该领域发达的其他国家相比，国内还存在差距。

而造成这种差距的主要原因是国内进入该领域较晚，应用领域的拓展方面落后、人才缺乏、关键设备无法自主生产、没有专业生产的助剂等。“我们还没有数据库，这就影响市场销售，也影响人才队伍。这一块单靠汽车厂家、材料厂家是搞不起来的，必须由国家部门牵头来搞。”

碳纤维热塑性复合材料的产业化，旭升新材已迈出了重要一步，这也是国内在此领域中重要的一步。

“我们公司已经取得高新技术企业，材料已经应用笔记本电脑外壳，无人机，新能源汽车上了。出口到意大利产品也符合国际标准要求。由于受疫情影响出口受阻，正在开发国内市场，订单已经接到年底了。”

去年年底，在合肥召开的亚洲新能源联盟会议上，旭升新材的项目获得了科技创新奖。“现场的专家和汽车厂家的老总们都很看好我们这个项目。”

也是在同一场会议上，与会专家提出，建立该行业的国家数据库。“这个数据库意味着什么呢？有了数据库，设计人员就敢用我们设计的汽车倒视镜了，因为在里面一查，对汽车影响等等，所有的参数都能一目了然，他们就心中有数了。”蔡福泉告诉《大国之材》。
 

蔡福泉透露，目前汽车厂家在该方面已有所行动，而东华大学、北航也已建立相关实验室。“应该很快了，一旦有了数据路，这个应用就很普遍了。”

【人物介绍】

蔡福泉，教授级高工，1982年毕业于四川大学高分子材料系，从事高分子材料研发应用40多年。获得国家专利78项。荣获国家、省、市区科技进步奖7项，公开发表论文17篇。

【企业介绍】

安徽旭升新材料有限公司创建于2016年， 是一家专业从事碳材料研发与生产的科技型中小企业， 2019年荣获高新技术企业称号。公司现有聚合物、 碳纤维热塑性复合材料、 PC光扩散材料等系列产品， 可广泛应用于汽车、 电子、 电器、 通讯、 机械、 航空等领域。长期与新能源汽车合作， 并与大专院校开展产学研合作， 对CF+PA6、 CF+PA66、 CF+PC、CF+PEEK进行重点开发研究。