道生天合以高性能環氧樹脂登頂全球風電市場,國產材料實現國際替代

 2018年,當《科技日報》將環氧樹脂韌性不足列為制約國產碳纖維發展的“卡脖子”難題時,國內風電材料市場仍然以進口的歐林、瀚森等國外品牌為主。然而到了2023年,位于上海臨港的道生天合材料科技(上海)股份有限公司卻憑借32%的全球風電環氧樹脂市占率超越美國瀚森,其自主研發的聚氨酯材料打破德國漢高壟斷。從寂寂無名到實現全球突圍,道生天合的蛻變歷程,為中國新材料企業突破“卡脖子”困境提供了獨特范例。

突破“卡脖子”技術封鎖

——我國碳纖維產業的自主創新與環氧樹脂性能提升之路

回溯往昔,我國碳纖維產業曾面臨著諸多“卡脖子”困境。2018年科技日報文章指出,碳纖維產業鏈下游應用環節是當時的短板,高端碳纖維所使用的環氧樹脂全部依賴進口。環氧樹脂作為碳纖維的關鍵復合輔材,其質量直接影響碳纖維復合材料的性能。但我國在高端環氧樹脂領域,不僅受限于化學工業基礎薄弱,還面臨著環氧樹脂自身復雜特性帶來的挑戰。

在航空航天等高端領域,對環氧樹脂的官能度、環氧值、黏度等指標要求極為苛刻。同時,其耐候性要求玻璃化轉變溫度不能低于180℃,而當時國內多數企業難以達到這一標準。此外,我國碳纖維生產缺乏低成本的成套自動化設備,生產效率低、產品穩定性不足,且材料生產與應用脫節,應用端對技術進步的牽引作用微弱,這些因素共同制約了我國碳纖維產業的發展。

在此背景下,道生天合通過不斷的技術研發和創新,逐步破解環氧樹脂的“韌性密碼”。公司專注于提升環氧樹脂的各項性能指標,十年間實現了從代理銷售到自主創新的跨越,將環氧樹脂韌性指標提升至國際領先水平,打破了國外技術封鎖。這標志著我國在高性能環氧樹脂領域的自主研發能力得到了顯著提升,為碳纖維產業的發展奠定了堅實的基礎。

道生天合碳纖維復合材料技術突破

——從復合增韌到耐高溫水解,實現國際領先性能標準

道生天合在碳纖維研發方面取得了多項關鍵技術突破。道生天合擁有的復合增韌技術,是基于對各類增韌技術在環氧樹脂胺類體系以及環氧樹脂酸酐類體系中的系統性研究。通過不同類型增韌技術的復配,不僅滿足了不同的韌性、工藝、外觀、強度和模量需求,還獲得了協同增韌效果的組合。該技術下的產品1型斷裂韌性達到2-2.9kj/m²,遠高于國際客戶1kj/m²的標準要求;環氧灌封系列產品的冷熱沖擊抗開裂性能優異,尖端嵌件的抗開裂次數超過20次,高于行業10次的要求;環氧拉擠復合材料的產品抗疲勞性能良好,疲勞斜率11.84,高于行業8.5到10的平均水平。

道生天合的耐高溫水解環氧樹脂技術也具有重要意義。行業內一般拉擠樹脂制品在高溫120℃、高壓25MPa水煮后會水解開裂,而道生天合利用該技術生產的系列拉擠成型的碳纖維抽油桿,在2000米泵深的油田井中,能在高溫高濕環境下保持長期穩定作業,力學性能超過客戶指標,通過120度、25MPa的7天耐水解測試,且較傳統鋼桿更輕更耐腐蝕。

碳纖維材料的多元突破

——從風電到新能源車,再到航空航天與軌道交通的全面滲透

在風電葉片領域,道生天合的碳纖維材料得到了廣泛應用。風電葉片是風力發電機組的核心部件,其性能直接影響風力發電的效率和穩定性。道生天合的風電葉片用環氧樹脂和結構膠等產品,具有優異的力學性能、耐候性和粘接性能,能夠滿足風電葉片在復雜環境下的使用要求。道生天合的新型復合材料從2024年開始應用于國內風電葉片的碳纖維大梁上,目前仍然是除了陶氏、歐林以外的國內唯一主要量產廠商。

隨著新能源汽車行業的快速發展,道生天合積極布局該領域,其碳纖維相關材料在新能源汽車中發揮著重要作用。在新能源汽車電池包制造中,道生天合的高導熱高強度柔性環氧樹脂技術、高導熱高延伸率聚氨酯技術和高導熱高延伸率有機硅技術等產品得到應用。這些技術能夠滿足電池包對材料的高導熱、高強度、高延伸率等要求,有效提升電池包的能量密度和安全性。碳纖維材料在新能源汽車的結構件方面也有了越來越廣泛的運用,以實現輕量化的要求。

除了風電和新能源汽車領域,道生天合的碳纖維材料還在航空航天、油氣開采、軌道交通等領域有廣泛應用前景。在航空航天領域,道生天合的航空級阻燃環氧樹脂技術產品,滿足航空級復合材料阻燃要求,工藝性良好,單組分體系,力學性能優異,抗疲勞性能良好,可用于制造飛機的結構部件;在油氣開采領域,道生天合的碳纖維抽油桿等產品,憑借其高強度、耐腐蝕等特性,能夠有效提高開采效率,降低生產成本;在軌道交通領域,道生天合的軌道交通級阻燃環氧樹脂技術產品,滿足高鐵等軌道交通阻燃復合材料應用需求,工藝性良好,雙組分體系,力學性能良好,可用于制造軌道交通車輛的內飾件、結構件等。

從“0”到“1”

——道生天合突破碳纖維核心材料壟斷,國產替代再下一城

道生天合在碳纖維材料研發和應用上的一系列成果,對解決我國碳纖維產業“卡脖子”問題起到了重要推動作用。

市場層面上,道生天合憑借其優質的產品和服務,在國內市場占據重要地位,部分產品還打入國際市場,與國際知名企業展開競爭。這些成就降低了我國相關產業對進口材料的依賴,提高了產業供應鏈的安全性和穩定性。

從企業自身發展來看,道生天合實現了從技術追隨者到行業引領者的蛻變。通過持續的技術創新和市場拓展,構建了完善的產業鏈布局。在研發上不斷加大投入,提升技術水平;在生產上建立了科學的生產管理流程和嚴格的質量控制體系,提高生產效率和產品質量;在銷售上與眾多行業龍頭企業建立了穩定的合作關系,市場份額不斷擴大。如今,道生天合已成為我國高性能熱固性樹脂材料領域的領軍企業,引領著行業的發展方向。

未來,隨著技術的不斷進步和市場的持續拓展,道生天合有望在新材料領域取得更大的成就,為我國新材料產業的發展做出更大貢獻,特別是在解決關鍵材料的“卡脖子”問題上繼續發揮重要作用。