[00986547]基于低碳理念的复合薄膜先进制造技术及应用

塑料薄膜在工业、农业、国防军工等领域发挥着极其重要的作用。塑料薄膜由于多采用石油基树脂制造，存在石油资源短缺、制造能耗高、服役后再制造困难及环境污染等问题。项目团队多年来致力于基于低碳理念的复合薄膜先进制造技术研究与应用：打破传统薄膜吹塑制造依靠模具流道复杂精密设计与制造以及膜厚自动调控的技术路线和国外技术壁垒，通过具有自主知识产权的体积拉伸流变高分子塑化输运技术、多层熔体剪切层流动态分配复合共挤出技术及风源动态分配膜泡内外冷却技术协同作用，突破了国际上长期存在的复合薄膜制造过程自增强技术瓶颈，实现超薄高强度多层复合薄膜短流程高效制造。新技术大幅度提升复合薄膜的综合性能，不仅减少了树脂用量及其制造能耗，而且使薄膜服役后仍保持良好性能，可全量回收及高值化再制造，系统解决了复合薄膜从制造、使用到再制造全生命周期低碳化的关键问题，形成的技术成果被鉴定为“处于国际领先水平”。 项目主要发明点如下： (1)率先利用高分子材料体积拉伸流变塑化输运过程与多层熔体剪切层流动态分配共挤出过程的协同作用，解决多层复合薄膜各层厚度均匀化问题，实现多层复合薄膜短流程、低能耗、减量化、高性能制造。 (2)首次发现多层熔体剪切层流中环流取向作用和风源动态分配膜泡内外冷却过程对复合薄膜界面与微结构形成的影响规律，解决复合薄膜制造过程微结构调控及优化问题，实现高端复合薄膜纵、横向性能协同自增强。 (3)首次提出多层薄膜制造过程中层间结构匹配对不同材料体系在不同工艺条件下界面微观形貌形成的作用，解决材料配方、薄膜复合结构、产品宏观性能的协同问题，实现功能化薄膜层间结构及材料配方优化。 该项目获中国发明专利授权20件，软件著作权1件，构筑了相应的专利池，形成了完整的自主知识产权体系；申请PCT专利2件，已获日本、俄罗斯、韩国等7个国家授权；发表SCI检索论文代表作10篇；参与制定发布国家标准1项。 该技术实现复合膜层数动态可调，最薄层厚度占比可低至5%；大幅度提高薄膜纵横向性能的同时降低单位产量能耗20%以上。新技术成功将国外至少需要20μm才能机械全回收的地膜厚度降至8μm，首次实现超薄地膜服役后一次性机械化全量回收，并连续三年应用于新疆建设兵团棉花种植，得到用户的一致好评，使用面积以每年十倍的速度递增，将彻底解决地膜残留问题，促进中国现代农业可持续发展和生态文明建设；新技术将热收缩膜厚度从80μm降低至50μm，减薄35%以上，广泛应用于可口可乐、百威集团等企业；新技术可加工传统设备难加工的高性能材料，得到埃克森美孚公司的认可。以三家典型技术应用企业为例，近三年实现新增销售超过17亿元，减少薄膜原材料用量超过8万吨，节约用电约7300万kw·h。复合薄膜服役后性能保持好，可高值化再制造，为塑料薄膜及其相关产业形成绿色低碳循环产业链提供了技术保障，将强有力地推动年产量800多万吨(产值1600多亿元)塑料吹塑薄膜及相关产业的转型升级与可持续发展。