厚度仅有头发丝的1/10,抗压强度却能达到100兆帕,质子交换膜牛在哪?

  近日,来自山东桓台的荣钦功风尘仆仆赶往上海,他带着山东森荣新材料有限公司(下称“山东森荣”)在聚四氟乙烯微孔膜领域的最新研发成果,顺利签下百万元订单。

  三个月前,山东森荣接到来自氢能源行业头部企业的需求,希望生产出应用在氢燃料电池质子交换膜的支撑材料。该材料在全球只有日本日东企业能生产,质子交换膜作为氢燃料电池的“芯片”,对方一直积极寻求国产替代方案。

  “运用自主研发工艺成功解决难题,各项指标强于日本东工一倍之多。”荣钦功很兴奋,这款高强膜厚度仅10微米,相当于头发丝的十分之一,抗压强度能达100兆帕,孔隙率80%。“如钢筋铁骨般将质子交换膜支撑在氢燃料电池上。” 时事热点网

  这款高强膜原料为聚四氟乙烯(PTFE),因耐热、耐寒、耐腐蚀特性,又名“塑料王”,为现代科技、军工和民用领域解决多项关键技术。这款应用广泛且不可或缺的材料,让荣钦功钻研了17年。

  稳扎稳打打破国外垄断

  两间不足40平方米的简陋小屋,三台聚四氟乙烯加工设备,是荣钦功创立的第一个生产车间,这里曾吸引来60多家外国企业的关注,上百吨聚四氟乙烯管棒走出国门远销海外。

  2006年,38岁的荣钦功还是一名汽车维修工,他发现聚四氟乙烯行业前景广阔,技术门槛低,便决定辞职创业。“摸着石头过河,边干边琢磨。”那几年,荣钦功带领六名工人成宿地泡在厂里,穿梭于生产设备之间。在这段经历中,他们赚得第一桶金,也看清了国内聚四氟乙烯行业的瓶颈与短板。

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  生产之初,聚四氟乙烯挤出机频繁发生停机故障,无法产出一条完整的管。工人们检查维修发现,由于温度过高导致管卡在中间无法挤出。大伙在车间熬了四十个日夜,终于研究设计出一款散热风箱,安装后第一笔订单顺利生产。至此,订单需求从四面八方涌来,2011年聚四氟乙烯板、棒、管生产年规模近800吨,年销售额7000多万元。

  为寻求高科技、高附加值、绿色环保的产品,荣钦功又将目光投向聚四氟乙烯纤维领域。彼时,我国成功研发氯碱离子膜,结束氯碱工业几十年来被美日垄断的历史。氯碱离子膜作为“离子膜法制碱”的关键材料,关乎国家经济安全和未来能源利用,国内需要一款能让氯碱离子膜工作稳定、使用寿命长的核心材料——PTFE长丝纤维,但参数要求很高,线密度35D,同时保持高强韧度。 IT资讯网

  “我们当时认为几乎做不到。”荣钦功坦言,“正如一根头发丝的三分之一,做到这个细度还要保证高强韧度,尤其我们当时还不具备生产聚四氟乙烯纤维的能力。”但如果国内没有企业做到,只能依赖进口,再次面临国外垄断。

  荣钦功带领团队成立技术攻关小组,历时八年,对机械设备技术工艺改进六次,“第一时间拿到设备数据后,我连夜把所有数据参数记在脑子里背诵下来,第二天召集所有人开会,把内容向大家科普一遍。”为了解决一个技术问题,荣钦功和同事连续24小时开车到达轴承厂家咨询,回来后泡在车间几天几夜,一夜之间一吨多重的轴承管被拆装4次。 国内资讯网

  凭着这股不服输的精神,荣钦功和他的团队终于研制成功且各项指标均达到国际标准,完全实现国产替代,成为国内唯一一家配套氯碱离子膜的PTFE超细长丝加工企业。目前订单金额3000多万元,年产能20吨。

  “独门绝技”领航细分赛道

  聚四氟乙烯微孔膜是一种过滤材料,应用非常广泛。小至空气净化设备、食品、服装、电子产品等,大至军工、生化、制药、铸造、半导体等行业,都需要用特殊工艺覆合在基材上实现高效过滤。其次,微孔膜所呈现不同的孔径、孔隙率、厚度、宽度等效果,将满足不同产品的需求。

  薄、孔径小、孔隙率高,是聚四氟乙烯微孔膜的核心工艺。山东森荣对产品的“死磕”精神,正如一层层微孔膜做到极致。 滤水管厂

  新冠肺炎疫情发生后,全球对口罩的需求激增,号称口罩“心脏”的熔喷布一直处于紧缺状态,价格从最开始每吨不到2万元涨到每吨40万元。荣钦功带领技术团队用三天三夜,研发成功代替PP熔喷布且可重复使用的PTFE纳米口罩膜材料,为疫情防控和口罩生产企业“一布难求”解了燃眉之急。

  “孔径小于水分子上百倍、大于水蒸气上万倍,同等压差下透气量比同行业产品高20%以上。”荣钦功说,PTFE纳米口罩膜的厚度仅为头发丝的百分之一,可连续使用30天几乎无指标降低,过滤效率达99%。

  科技创新是解决需求的“黄金钥匙”。荣钦功发现,当下智能化产品都在向着最高级别的防水和透声方向聚拢,他决定开始投入对IP68膜的研发。IP68膜作为防水透气透声膜,广泛应用在智能手机、智能穿戴、手持终端、蓝牙耳麦、音箱等需要防水的电子产品,30米水深以下使用的IP68膜可通过常规加工方式实现,但50米水深以下,不但对膜厚薄的精度要求高,对膜的整体均匀性和稳定性要求也极高,靠常规加工方式无法实现,成为“卡脖子”的技术难题。 六安交通网

  没有人才,寸步难行,这是荣钦功在寻求科技创新的道路上所体会到的。他找到专攻PTFE的专家,与多家知名院校合作,在高精尖人才和自主研发团队的合力攻关下,成功研发出国内最高级别IP68膜,“50米水深以下,在防水的同时,几乎没有声损。”一卷IP68膜上均匀整齐地排列着长宽约1.8毫米的膜片,它的问世解决了电子产品核心材料长期依赖国外的局面,也将使中国电子产业在国际市场中大大提高竞争力。

  为实现“弯道超车”,2022年山东森荣首创3D打印PTFE膜技术,保证膜的厚度、强度的同时,颠覆美国戈尔自上世纪70年代以来,采用物理双向机械拉伸无法实现均匀的方式。“目前正为国内几家电子制造企业批量生产稳定供货,下一步即将迈入技术迭代创新阶段。” 农村新闻网

  专注PTFE膜科研、生产、经营和对外贸易17年,山东森荣从无到有,在产业链关键领域“补短板、填空白”,拥有35项专利和15项发明,通过自主研发实现进口替代;从有到优,挺进3C电子产品、新能源等万亿级市场领域,成为行业头部企业的核心供应商,年收入突破2亿元,2023年预计实现3亿元。创新是企业的生命力,坚持以新技术研发带动产品创新,这离不开国家税费政策的大力支持,据统计,2022年,公司享受研发费用加计扣除总额达536万元、享受国家需要重点扶持的高新技术企业减按15%的税率征收企业所得税政策减免22万元;2022年以来,享受增值税(抵)退税46万元,出口留(抵)退税431万元,其中出口退税130万元。

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  持续深耕抢抓行业浪潮

  在山东森荣的隔壁,占地110亩的新工厂正在平整土地,不久后崭新的厂房和研发中心将拔地而起。

  “这里未来主要用于‘PTFE电子专用材料制造项目’的研发与生产。”荣钦功所说的PTFE电子专用材料,是以PTFE改性膜为核心材料的PTFE高频覆铜板。

  随着5G和工业互联网发展进程不断加快,高频覆铜板的需求快速增长。但由于工艺复杂、材料及加工认证周期长、下游需求多样要求专有配方等特点,行业门槛高,市场由美日厂商主导且占有率超90%,垄断程度较高。

  企业要在某个行业持续性深耕,才能做到“专业”和“精细管理”,其次要适时抓住行业最新浪潮并拥有足够创新精神,才能实现自己的“特色”和“创新”。显然山东森荣做到了。去年年底,山东森荣持续深耕PTFE膜领域,耗时六个月成功研发PTFE高频覆铜板,实现信号传输快、稳定、精准、接近零延时,可广泛应用于5G通信交换系统、云计算储存系统、物联网射频系统、新能源、绿色物流等各大领域。

  “项目投产后产品一经上市,将率先打破美日垄断,实现国内高端高频覆铜板材料的国产替代,为中国通信行业的高频化提供坚强的材料支撑。”荣钦功说,项目建成后年生产规模可达每年30万张PTFE高频覆铜板,160万张碳氢类高频高速覆铜板,预计年销售收入将突破22.7亿元,利税突破3.5亿元。

  站在山东森荣厂区里,车间的机器轰隆轰隆地运作,工人们专心致志地调试零件,研发团队身穿防护服不断在设备上进行实验。他们都是为了共同一个目标,就写在厂房上面——“一丝不苟,丝丝精品”。

  “我们一直把‘专精特新’4个字镌刻到企业文化里,以争创世界第二个戈尔为奋斗目标,打造国际一流的膜材料研发生产基地。”荣钦功说。 运城资讯网

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