一、企业概况
安徽聚屹新材料科技股份有限公司创建于2016年,坐落于界首市靳寨乡就业创业园,注册资金500万元,主要以高端改性塑料颗粒生产和销售为主。占地60亩,拥有3个生产基地,厂房、成品仓库、办公用房及辅助用房2.1万平方米。公司与多个上市公司密切合作,助力企业发展,为客户创造价值。
公司在运行过程中不断加强高端技术人才引进,提升企业科技创新能力,增强市场竞争力。自成立以来,公司注重技术研发,不断创新,于2017年成立企业研发中心,获得17项发明专利证书,其中10项实用新型专利证书,申请注册46个商标。荣获国家高新技术企业、国家专精特新小巨人企业、安徽省专精特新中小企业、安徽省企业研发中心、安徽省商标品牌示范企业、安徽省新产品、阜阳市企业技术中心、界首市优秀创新型企业、科技型中小企业众多荣誉。
公司秉承“精干主业、有限多元、科学决策、稳健经营、持续发展”的经营宗旨,加强与科研院所、高等院校之间的合作,加快培育壮大新质生产力,通过深度科技融合与创新,不断赋能产业升级,布局未来市场,打造公司智慧、绿色、高效发展新篇章。
二、发展循环经济的基本做法、成效和经验
公司在2021年与安徽建筑大学材料与化学工程学院共同开发制备高强高韧材料。该产品中聚丙烯增强层和聚丙烯增韧层分别起到增强和增韧的作用,聚丙烯增强层和聚丙烯增韧层交替排布形成双连续结构,可控层状结构和相界面的存在,可以对应力分布以及传递产生影响,并对微裂纹的形成以及扩展产生偏转作用,实现了聚丙烯的增强增韧。
该产品制备方法操作简单,控制方便,通过本产品的制备,在聚丙烯中同时生成大量取向晶体和β晶体,实现了聚丙烯的增强增韧,拓宽了聚丙烯材料的应用范围,具有广阔的工业化和市场应用前景,为公司带来3000万的营业收入。
2022年,公司与安徽大学签订产学研协议,进行再生聚烯烃耐老化改性技术研发与产业化的项目,进展顺利,预计未来一年能够增加5000万产值。
(一)“再生聚烯烃耐老化改性技术研发与产业化”项目概述
1.成果名称和来源。“再生聚烯烃耐老化改性技术研发与产业化”项目的技术成果来源于本公司在回收聚烯烃材料再生领域数十年的技术积累和市场开拓。通过与安徽大学绿色高分子材料重点实验室的合作,在高分子材料的绿色化制造和循环利用方面取得了一系列重要成果。双方在回收聚烯烃材料的高性能化改性和高效利用技术进行产业化实践,为实现高分子材料领域“碳达峰碳中和”做出积极贡献,探索出一条资源循环利用和环境保护的新路径。
2.开发意义。回收聚烯烃具有与聚烯烃原生物料相类似的化学结构和组成,可以作为高分子制件的主要原料或部分替代物。回收物料价格低廉,但物性和相关指标较差,且含有有害杂质和不明成分。该项目通过聚焦聚烯烃回收物料的改性处理工艺,采用多种化学和物理技术手段,去除回收物料中的杂质和有害物质,对回收聚烯烃材料进行再生优化,提高物料的物理、化学性能,研发再生聚烯烃材料的加工工艺和复合材料配方,使添加再生物料的制件具有优异的耐老化性能和不逊于原生物料制件的各项物性指标。该项目的研究成果对于提高再生聚烯烃材料的物理化学性能、拓展再生聚烯烃的应用领域、助力高分子材料企业和延伸产业链、实现“双碳”目标,具有重要的支撑作用。同时,项目研发对于保护环境,减少白色污染,提高废旧塑料的回收和利用比例,具有显著的引领作用,是通过经济手段实现资源高效利用和环境保护的重要抓手。
3.应用领域与国内外所处的创新水平。聚烯烃材料作为最重要的化工原料之一,在各种设备、交通工具、日用、建筑、工业等领域具有广泛的应用。再生聚烯烃改性技术可以应用于相关材料、设备和设施等制造领域,产品价格低廉、各项物性指标和加工性能优良,产品具有广泛的应用前景。
该项目研发的再生聚烯烃材料针对具体制件的加工和应用性能进行优化,满足具体应用场景的技术需求,实现了经济性和技术性能的协同优化,项目创新水平高。
4.产业化程度与合作方式。公司先进的自动化筛分和清洁系统能够对回收聚烯烃物料进行高效分拣和清洁。为实现回收物料的改性再生,公司正在改建和引入先进的改性工艺设备,通过全自动的物料混合、原位改性和挤出造粒等工序生产出改性粒子。产品的生产自动化程度高,设备工艺先进,生产过程中无污染排放,噪音和废气可控。合作单位的技术骨干组建专业团队,通过聘用和产学研合作的方式全程指导技术研发和产业化中试。
(二)研究主要内容
1.研发背景、技术需求和产业化条件
2021年10月24日,中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,碳达峰与碳中和成为材料行业的导向指标和发展方向。作为最重要的石化行业产品之一,塑料和橡胶等聚烯烃产品的应用不仅与碳排放相关,还与环境污染治理密切相关。大量塑料废弃物在自然环境中难以循环,既形成对环境影响恶劣的“白色垃圾”,也造成百亿吨级的原料和能源浪费。回收塑料和橡胶制品的废弃物是高分子产品的高效和廉价来源,欧盟等发达国家制定废物框架指令(WFD)和包装废物指令(PPWD)等政策,明确要求必须提高对废弃塑料等材料的回收利用比例。然而,受技术水平的限制,参与废弃高分子材料回收的企业较少,相关原料仅能做低端应用,且难以形成上下游闭环模式。公司在长期从事再生塑料制品的开发和生产过程中发现,造成再生高分子材料产业发展缓慢的主要原因是再生高分子材料特别是聚烯烃材料的性能差,加工与利用不易,造成采用再生聚烯烃材料的产品具有异味、易老化、观感不良等现象。因此,在市场上,采用再生原料制备的产品往往与低端、廉价、劣质等消费者观点密切关联,影响了企业的积极性和发展意愿。
从化学结构和成分上看,聚烯烃再生物料与原生物料的化学组成几乎一致,再生物料完全可以作为原生物料的替代或补充。然而,聚烯烃再生物料的分子量、分子量分布、杂质含量等指标与原生物料差异较大。传统低端的再生工艺和简单的清洗、筛分处理不能有效提高再生物料的品质,在再生物料的加工工艺中,没有充分考虑再生物料的工艺要求,因此,再生物料制品的性能和各项指标均逊于原生物料产品。
为提高再生聚烯烃物料的性能指标、满足制件的加工和物理化学性能要求,需要对回收聚烯烃的净化处理和再生优化工艺进行升级。公司为了更加集约和高效地处理回收物料,根据下游制件的性能需求,开发定制化的处理工艺,设计数字化生产管理和调度方案,是企业亟需的技术支持和综合解决方案。
公司是全国第四批专精特新“小巨人”企业,建设先进的自动化生产线,年产再生塑料粒子2万吨、再生塑料制编织袋1.5亿条、合绳4000吨,年销售超亿元,利税500万元。
2.研发内容和技术创新
研究中发现,回收聚烯烃物料的分子量、分子量分布和分子链规整性均较原生物料差,对于制件的强度、稳定性和外观质量有显著的影响。同时,回收聚烯烃物料中自由基含量高,易老化降解。为了提高回收聚烯烃物料的相关机械力学性能指标和耐老化性能,项目计划通过原位反应和复合增强技术提高回收物料的力学性能,通过抗老化配方组合和化合反应提高再生物料的耐老化性能。该项目的主要研发内容有:
(1)回收聚烯烃的性能分析和数据库建设。通过系统分析回收聚烯烃物料的各项物理指标和化学成分,建立原料物性和化学数据库,为后续的改性研究和产业化提供技术支持。
(2)回收物料改性增强机制研究。基于回收聚烯烃原料,开展增强、增韧、提质等改性研究,探讨原位反应、化学接枝、交联共聚等化学反应技术对降解聚烯烃分子链的再生作用机制,开发提升再生聚烯烃综合物性和化学性质的技术工艺。
(3)再生聚烯烃材料的耐老化性能研究。影响再生物料应用的最重要因素是添加再生物料后的制件易老化,该项目在再生聚烯烃材料改性研究的全过程重点关注再生材料的耐老化性能,通过复合抗老化剂、组合抗老化配方和验证老化环境因素等研究,针对具体的应用场景,开发耐老化材料工艺方案,满足具体的应用需求。
(三)解决的关键技术难点和形成的创新点
1.项目解决的关键技术难点
(1)回收聚烯烃物料的成分和物性数据库建设。由于聚烯烃原料来源复杂,成分和物性差距大,需要建立完善的入厂检测方案,准确了解原料的化学组成和物理性能才能够合理改性和优化物料。
(2)再生聚烯烃材料的耐老化性能改善。聚合物材料的长链结构决定其本身易老化,对于已经部分降解的原料,其老化速率和易老化状态更甚。合理且性价比高的技术解决方案才能够保证回收物料具有显著的市场优势地位。
通过项目研究,预期在聚烯烃材料抗老化技术领域取得技术创新。
2.产业化技术保障
公司建设有完备的自动化生产线和研发中心。精良的设备、洁净的环境、完整科学的质量管理体系、一流的人才队伍,为生产高品质产品提供了有力保障。依靠强大的研发能力、优质的产品品质,公司近年来获得多项荣誉。公司与安徽省绿色高分子材料重点实验室组成项目联合攻关团队,计划投入500万元作为项目研发经费,后期根据项目进展持续滚动投入,以确保项目的产业化。
3.项目组织方式
安徽省绿色高分子材料重点实验室与聚屹包装材料有限公司技术中心联合成立课题攻关小组合作攻关技术难题。公司技术中心和生产部负责实现产品的产业化。
4.预期绩效目标
通过项目研发和产业化攻关,实现对废旧塑料、橡胶等材料的循环利用,节约资源、降低材料企业的生产成本,同时有利于环境保护,实现双碳目标。项目研发中预期可以形成一系列有推广价值的新成果,具体目标如下:
(1)技术指标。聚烯烃改性材料产品力学强度和断裂伸长率均等力学性能指标均比现有产品显著提升,其中改性聚丙烯粒子拉伸强度大于30MPa,80℃空气老化48小时,力学强度不低于20MPa。
(2)经济指标。通过政府引导,带动企业投入研发资金不少于500万元。相关产品经试生产投入市场,销售收入5000万元以上。
(3)技术创新成果。申请发明专利6项,形成新产品1项,制定企业标准2项。
(4)人才培养指标。培养硕士研究生2-3名,引进中级以上技术人员3人。
5、技术、经济效益、市场风险分析
根据市场调研,我国每年大约有5000万吨废弃塑料没有得到回收利用,直接资源浪费高达380亿元/年。如果对废弃塑料进行再生利用,将取得巨大的经济利益和环保价值,并具有显著的社会示范带动作用。本项目研发成功后,将陆续推出系列改性粒子产品,并开发相关的塑料制件产品,拓宽企业的产品线。预期3-5年后,形成以再生聚烯烃改性粒子和专用塑料制件为代表的系列产品,企业达到3亿/年的销售规模。通过示范带动界首市再生聚烯烃相关产业的发展,形成产业聚集和产业技术升级。直接吸纳新就业人员100人以上,带动1000人以上从事再生聚烯烃产业链上下游工作。缓解地方由于外出务工造成的留守家庭、留守儿童等现象。随着企业生产规模的扩大,对废弃塑料制件原料的需求,将带动相关塑料回收规模的提高,避免塑料废弃物进入水体和土壤,为地方环境保护贡献力量。
