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阿科玛与Freshape共同开发100%生物基复合材料!

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【生物基能源与材料】获悉,近日,全球特种材料企业阿科玛代表团到访Freshape上海公司,这是继前期技术开发与验证后双方相关市场负责人的首次正式会面,双方将共同开发100%生物基复合材料。


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01

100%生物基复合材料:两家企业的共同锚点


阿科玛是全球唯一一家垂直整合、设计生产从生物基氨基十一酸单体到PA11系列产品的公司,其旗下旗舰产品Rilsan® PA11是全球首款100%生物基高性能尼龙,具有70多年的商业化应用史。Rilsan® PA11百分百源自可再生的蓖麻籽,蓖麻是一种种植于贫瘠土地、不与粮争地的可再生植物。


阿科玛也一直致力于降低其Rilsan® PA11的产品碳足迹,2025年1月起,PA11全球碳足迹降至1.3 kg CO₂e/kg,较传统化石基长链聚酰胺减少约80%。


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Freshape总部位于瑞士,旗下全球首款量产级木纤维增强材料HiWood,以天然木材为基材,仅通过连续木材改性技术物理重组木材内部结构。在约1.3 g/cm³密度下,HiWood实现超40 GPa杨氏模量和450 MPa弯曲强度,性能比肩玻纤、媲美金属,且可完全生物降解。该材料在推出一年内即包揽SAMPE与CCE-JEC双料国际创新大奖。


阿科玛公司从化学分子结构出发,构建100%生物基聚合物;Freshape从天然纤维入手,实现100%生物基增强材料。


02

全生物基、可再生的高性能复合材料,绿色链路的完整闭合


HiWood高性能木纤维与生物基Rilsan® PA11树脂完全浸润形成复合材料,带来全新的百分百生物基、可再生、可回收的复合材料。


HiWood木纤维源自天然木材,具备可再生属性,生物基PA11树脂可通过阿科玛公司的Virtucycle®项目进行回收再生,二者构成“可再生+可回收”的全生命周期环境信任机制。在全球ESG监管日趋严格的背景下,这种内外统一的环保属性,为下游品牌提供了从供应链源头即可验证的可持续方案。


预浸料被业界视为复合材料的“塔基”——通过将增强纤维预先浸润树脂基体制成半成品卷材,下游厂商可直接进行层叠铺设和热压成型,省去纤维与树脂的现场复合环节。


当前,全球预浸料市场规模已超过70亿美元,而其中增长最快的正是以热塑性树脂为基体的预浸料方向——其核心突破在于可回收性和极高的成型效率,正成为汽车、轨道交通等对量产节拍有要求的领域重点发展的材料路线。


这正是双方将PA11预浸料作为下一步合作目标的重要原因之一。


HiWood木纤维单向带在纤维方向提供高比强度和高比模量,承担主要载荷;Rilsan® PA11作为基体赋予层间韧性与整体成型能力,两者均为低密度材料,最终制成的复合材料部件在保持结构刚性的同时实现显著轻量化。


目前,Freshape已推出以石油基PA为基体的HiWood PA预浸料,而与阿科玛的合作方向,正是将传统基体升级为Rilsan® PA11,推动实现增强体与基体的全生物基。从汽车内饰延伸至结构件,再拓展到消费电子、运动器材、航空航天等更广阔的工业场景,预浸料打开的是一个更广阔的应用版图。


03

当PA11遇见HiWood,共创破解木质模内注塑的量产难题


除纤维增强复合材料外,Freshape与阿科玛还在复合材料多个细分领域展开深入合作,模内注塑是其中一个突出方向。


作为一种可量产交付的成型工艺,模内注塑能够在塑料件表面形成木纹装饰面,但传统木质材料径向承受力有限,在加工和后期使用过程中容易开裂,长期制约着天然木纹注塑件的稳定量产。


为突破这一瓶颈,Freshape研发了专用于模内注塑的HiWood规格。该规格采用两层木纤维纸、两层PA11胶膜与一层背胶木皮托底纸热压复合,搭配0°/90°正交叠层设计。经测试,纵向拉伸强度达常规木皮的1.8至4.5倍,横向拉伸强度达常规木皮的4.8至8.3倍,首次赋予木质面材双向均衡承载能力。在同等厚度下,其力学性能和抗紫外老化性能均显著增强;0.1毫米的单层厚度则赋予材料出色的曲面成型柔韧性,可适配各类复杂产品造型的模内注塑工艺。


当HiWood与Rilsan® PA11在模具中相遇,纤维素表面的极性基团与聚酰胺分子链形成紧密的界面结合。HiWood构筑表层高刚度保护壳,PA11提供内核韧性与缓冲,一刚一韧让木质模内注塑走向稳定量产。轻量化方面,PA11密度仅1.03 g/cm³,为工程尼龙中最轻品种之一;HiWood在约1.3 g/cm³密度下实现超高模量,低密度叠加使最终部件在保持结构刚性的同时显著减重。


双方正以具体项目为牵引,探索生物基材料合作在更多领域的可能性。两家企业技术路径不同,但方向一致:阿科玛从化学分子结构出发,向上游整合蓖麻种植与单体合成,构建起全产业链生物基聚合物方案;Freshape从天然纤维入手,向下游延伸至终端制品与消费场景,实现木纤维增强材料的量产突破。此次双方负责人会面,将合作项目和方向更明确的同时,也将相遇的偶然,变为全生物基材料发展的必然。


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