阿科玛与 Freshape 共同开发100%全生物基复合材料

    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,旨在对双方的专有技术有更深层次了解的同时,能够拓展合作项目的广度与深度。

    

    从左到右:

    万君,Arkema业务开发经理

    刘训堃,Arkema大中华区交通运输等市场业务总监

    FabriceCHOPINEZ,Arkema全球交通运输业务总监

    周作新(博士),Freshape研发总监

    李杨(博士),Freshape产品经理

    100%生物基复合材料

    两家企业的共同锚点

    阿科玛来自法国,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1.3kgCO₂e/kg,较传统化石基长链聚酰胺减少约80%。阿科玛大中华区交通运输等市场业务总监刘训堃表示:“作为材料与创新解决方案的设计者,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,并持续致力于降低产品碳足迹,为客户带来集高性能与可持续性于一体的高性能生物基可循环材料方案。”

    

    周作新博士带领阿科玛代表团参观HiWood木纤维成型的产品

    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1.3g/cm³密度下,HiWood实现超40GPa杨氏模量和450MPa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。两家企业的技术路径各不相同,却在“从源头到终端全生物基可再生”这一命题上形成了明确交集——这正是双方开启合作的基础。

    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。

    在此次交流当中,双方相关市场负责人就PA11预浸料领域进行了深入和细化的讨论。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HiWoodPA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。

    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。

    

    周作新博士为阿科玛团队讲解HiWood模内注塑规格的结构

    交流现场,阿科玛全球交通业务总监FabriceChopinez拿起一片HiWood模内注塑规格的样品,薄纸般的材料在指间弯曲自如。听到“Purewood”的回答后,他反复确认——仅通过重塑木材内部结构,便达到了工程材料的力学表现。该材料与PP、PC/ABS、PA等的粘接力均超过25N/2.5cm,破坏发生在基材内部,实现真正的“一体化”融合。

    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1.03g/cm³,为工程尼龙中最轻品种之一;HiWood在约1.3g/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。

    从样品到体系

    生物基材料的下一步

    访问前一天,双方合作的模内注塑样品已在CHINAPLAS2026国际橡塑展阿科玛展台正式亮相,展会以“变革·协作·共塑可持续”为主题。HiWood天然木纹与PA11的100%生物基内核,共同构成了完整的可持续产品叙事。

    

    周作新博士为阿科玛团队讲解Freshape内部其他项目

    这枚样品是双方合作的开端,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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