从底层创新出发，看全降解热固性复合材料的产业发展应用

图片来源@视觉中国

文 | 华创资本

在下一代生产力绽放的早期、前沿技术工业化的非共识阶段，新材料行业将作为技术和行业创新的重要基石。 我们希望打开更多对话，通过线上主题系列活动，邀请行业大咖在科研前沿、产业革新、创业投资等各方面进行思想交流，观点碰撞，互相激发。 

本文脉络：

1.以煤为头，如何更好地发展循环绿色复合材料（怎么利用资源禀赋优势，发展什么样的可降解绿色复合材料）。

2.可降解绿色复合材料如何跳出当前唯成本论的产业现状，等政策、等碳税、等成本降低？如何破局？

3.既要面向大宗应用，又要看到小宗应用，如何让研发和产业更加有序？

4.中科院宁波材料所的绿色环氧树脂研究目前处于什么状态，有什么优势？

5.可降解环氧树脂的产业化，未来的商业模式是什么？

6.绿色复合材料产业要破局，最关键的因素是什么？

张志超：欢迎大家来到新一期的创·享活动，请各位嘉宾自我介绍下。

刘小青：我来自中科院宁波材料所，主要从事环境友好高分子材料、高性能热固性树脂、环保胶粘剂的研究和开发。

桑向东：郑州中远企业集团成立于1992 年，是专业从事聚合物溶液纺丝的工程技术公司，主要从事的行业是高性能纤维和生物基纤维，生物基纤维包括纤维素纤维和蛋白纤维。我们近期推出了一款用于绿色复合材料的新型高强再生纤维素纤维，希望通过这次研讨会推动绿色复合材料的发展。

张志超：桑总，从生物源头，你怎么看待循环复材？

桑向东：目前全球范围内复合材料市场规模大概有1137亿美元，其中绿色复合材料占比和规模还没有那么大，但是发展非常快。

国际上来看，现在欧洲的公司基于国家、行业的法规、企业 ESG 责任，很多产品要求有生物基认证标签、LCA 生命周期评价、碳排放核算等，产品没有生物基标签和相关认证评价将很难进入这些欧洲企业的采购体系，例如最近欧洲公布的几款新车，沃尔沃 EX30，就用了大量的绿色复合材料。

绿色复合材料离不开绿色树脂和绿色纤维，只有当这两者都是绿色时，才有可能是完整的绿色复合材料。受成本和法规影响，我国目前绿色复合材料产量并不高，但发展非常快。

纤维素是一种广泛存在于自然界的天然高分子，是自然界中最丰富的高分子材料，通过物理的方法，把天然纤维素溶解之后再生，再生出来以后的纤维不仅可用在纺织服装上，采用特殊的工艺、特殊的技术、特殊的原料处理后，它的强度可以接近或超过合成纤维的强度。

比如 SUNCELL™，原料来源于可再生天然生物质，采用环保闭环物理生产工艺，制备的纯纤维素基高强纤维，可以把生物基纤维做到比合成材料的强度还高，高于高强丙纶、媲美 E 玻璃纤维，同时密度低，仅有玻璃纤维的一半，这也是全球首款成功实现商业化生产的高强度高模量全生物基纤维，填补了我国在高性能高强纤维素纤维领域的空白。

张志超：桑总提到一个很有意思的点——绿色的复材，通过某种特殊工艺处理，强度能超过化工做出来的丙纶等等。绿色材料的发展过程中，永远逃不开一个问题，怎么打造成本优势？是否能算得过账？成本是一个很短期的视角，比别人卖得贵一点，可能客户就不买单了。多收钱了，就必然想办法转变方向。

政策补贴有一定的帮助，但并不是一个课题组或者一个公司甚至一个产业，能完全推动的，本质上还是得有国家的顶层设计。刘老师，从科学或者产业角度，会不会有破局的方法？

刘小青：我在做研发时，会考虑产业化前景。针对可降解的热固性复合材料，有几个维度：第一，是技术驱动还是市场拉动？对于技术驱动型的产品，它的价格刚开始似乎没有那么敏感，比如苹果手机出来之前，谁会想象到花五六千或者一万多买一部手机？这就是技术驱动。对于可降解树脂，这二者都有，技术驱动是以前的东西都不能降解，现在把它做到可降解，然后又有市场的需求。

第二，国内我们看重成本，但不能老是盯着成本，还是要有一定的技术革新。从国际上看，大的品牌、企业已经在关注这个问题。我国风机叶片复合材料已经做到全球老大，而国外走得更超前，甚至立法要做到回收。当国际的压力来了时，我们对成本还会那么关注吗？如果国外有可降解的树脂，说你做成叶片卖给我，我高价回收走，这时候你还会关注它的成本吗？所以就得从国际国内形式结合看。

第三，从技术人员角度，首先是把产品研发出来，再不断降低成本。复杂的合成过程，成本肯定降不了。所以我们在做研发的时候，就想怎么在现有的市售产品上做简单的改性，让它具备可降解特性。

根据它的耐热和性能，降解条件分了几类，第一类是针对风机叶片的产品，其实风机叶片的树脂性能要求不高，耐热温度六七十度就够了。对于强度，普通的树脂强度几乎都能满足，这一类树脂，我算了一下，大概比普通的树脂成本高10%，随着生产量增大，成本还会降低。

针对高端的需求，比如消费电子品，如果是消费电子品的树脂，做成配方料来卖，可以卖到 100 多甚至 200 元/公斤。普通的环氧树脂才十几元/公斤，做成复合材料可以卖到200元/公斤，成本优势就出来了。既便宜，而且可降解。

再有，以前的树脂很难回收，甚至回收不出来。如果未来能让里面的贵重金属很容易回收，而且没有任何破坏，成本就可以通过全生命周期来分担。

张志超：可以回收贵金属，反而赚钱了。

刘小青：所以成本不要单独地看，如果别的材料都搞不定，只有你能解决需求，就有性价比。降成本需要几个方面共同努力，一是科研人员从技术上推进，一是通过规模化生产把成本降下来。对新材料来讲，第一步是最难跨越的，因为只要稍微贵一点，就可能吸引不到客户，被直接扼杀在摇篮，所以刚开始还是要看降成本的可能性。

张志超：刘老师提了一个点，单看树脂价格，不一定 100% 打得赢。但以全流程的视角，也许会有一些金子。这个金子说不定就能够在另外一个流程里帮助打平成本。在新材料推广上，找到这些金子，就找到了很好的切入点，再不断把规模做大，去打所谓的大宗市场。

刘小青：新材料出来，首先要想商业模式走哪一条线？现在普通的128环氧树脂大概卖到 17~18元/公斤，这是10 万吨、 20 万吨大宗出来的价格。但17~18元/公斤，再做成配方料，售价可以到40~60元/公斤。普通的复合材料价格不高，把它做成复合材料，把碳纤维、玻璃纤维复合上去，一个平方的复合材料就可以卖到大几百块钱。

所以，一个新材料，作为基础最大宗的基础树脂卖，拼的肯定是15~16元公斤的成本，那肯定难，跟现有材料相比没有任何优势。但把它做成配方料，做成复合材料之后可降解，其他材料提供不了，就可以卖垄断溢价。所以，还得看商业模式走哪条路径。

张志超：去年和一些消费电子产业朋友交流，他们现在非常紧急地要找可降解塑料。因为它们很大的利润来自于出口，靠卖到欧洲、美国等地方。欧洲的客户或者政府对可降解塑料有规定，但他们发现最简单的零部件，比如手机的包装、背板，都没有办法用降解的树脂。利润已经特别差，再加上碳税，基本上不挣钱，所以就渴望找到一些替代材料。

他们的境况契合了刘老师的观点，咱们不用一上来就干特别大宗的东西，一些相对精细甚至高端的应用场景，也许立马能打开空间。相信如果环氧树脂真正能做到降解，将是非常大的突破。下游的消费电子企业，一定会非常感兴趣。

怎么找到独特的应用，打开市场空间？桑总，你们一直在做纤维素相关领域，这个领域有切入的优先级吗？哪些点可以优先打开？

桑向东：第一，碳的问题，是未来投资必须首要考虑的。在一个产品成熟情况下，碳的因素应该是未来要纳入的一个关键项，在中国，我们每个企业都应该提前布局，提前算一下碳足迹与生命周期评估 (LCA) 是多少。我们公司在三年前就成立了一个小组，专门算每一个产品的 LCA。从选择供应商、投资地、能源结构，包括投资的测算都要开始考虑碳，等到碳税出台才考虑是来不及的。

第二，从材料可持续发展和成本角度来看，产品属性如果符合绿色，通常情况下加工成本都很高。刘老师做的绿色环氧树脂，价格如果只高 10% ，我认为不是问题，欧洲很多生物基产品价格往往要高很多，比一般合成纤维产品高 3 倍。在国内，我们在宁波跟车厂谈，一说高两倍，客户就不想再往下谈了。但在欧洲，生物基产品价格高两倍，基本上是可以接受的，因为同时达到全生物基可降解和很高的性能，价格高两倍，他们认为是可以接受。所以绿色复材的发展和推广要找可以接受的客户和区域，比如日本、欧洲、美国。

第三，材料的不可替代性，以及行业法规、企业 ESG 管理和可持续发展 。在满足产品使用性能的情况下，具有减重、低碳、绿色、耐冲击等特性，同时具有其它材料在碳排、LCA 评价等方面无法替代的优势，便能够有效增加产品中绿色复合材料的应用比例。另外在行业绿色、低碳发展和各类法规要求下，绿色低碳、不可替代的材料是复材的重要发展方向，能够更好的满足国内外企业的 ESG 管理和可持续发展要求。

张志超：桑总说到一个特别精炼的逻辑，美国、日本或者欧洲，很愿意在这一块做法规的限制。中国目前还没有非常明确的碳税出台。但如果明天就设置碳税，今天咱们才开始做研究，是来不及的。所以需要今天做投入、做预研。

刘老师做最源头的可降解树脂，有可能从羊身上直接挣钱，也有可能从羊毛身上挣钱。从科学性、产业的可持续性出发，如何看待步骤、顺序或产业化的突破点？

刘小青：我做树脂，但也做下游治理的配方料、预搅料，最后做到产品的应用示范。作为一个产品，首先要做到让所有人确信可以从原理上解决这个问题；第二步，要做出样品来，做出所有的性能评价、测试，包括所有的认证。然后全成本一核算，好像也不那么贵，大家都能接受。

做样品、做示范不是一件难事，它不像把原材料、树脂做了几十万吨，做完过后再去找市场。按照最简单的来想，如果你是一个做复合材料的厂，我给你提供基础的树脂配方，然后一起来做，从生产、技术上难不难？一点都不难，因为我有做树脂的、做复合材料的、做质检的，把技术链一组合起来，很快就能做出。现在我们看很多企业把树脂分开了，是因为不愿意做，反正能买到就不愿意做了。为了提高附加值，把树脂做到复合材料里，再卖给别人，是分裂的。

对于有未来、有市场需求、有功能性的新材料，我们可能还得做技术的集成，就是把各个环节整合到一起，作为一个共同体来推。有市场需求端的用户在这里，我再做总成，把做树脂的、做预搅料的都放到一起，全产业链一起来做这个事，然后去看哪个行业、哪个地方、哪个环节点可以再优化，这样做起来会很快。

特斯拉为什么那么快？因为它有品牌，把环节整合起来，马上产品出来了。但现在面临的问题就是大家是分裂的，如果能把不同环节的人弄到一起，上下游之间彼此了解，一定能走得更远。

张志超：桑总，SUNCELL™ 是不是也是刘老师提到的这种合作模式？

桑向东：SUNCELL™ 在复材应用开发过程中，我们也走了很多弯路，一开始从国内做，后来出现问题，发展并不顺利，目前我们主要在国外推广复材应用市场。

在国内我们拜访了行业内一半以上相关的企业。曾经有一家国内知名复材企业老板邀请我们去了他们很远的一个厂，沟通绿色复材合作开发，可他一听价格就不感兴趣了，但是我们刚回郑州下飞机，这家复材老板马上打电话让我们再回去沟通合作，为什么呢？因为这家公司是沃尔沃的战略供应商，沃尔沃第二天要来，需要他们可供应绿色产品，比如使用一定比例绿色纤维制备的绿色复合材料产品，但该厂根本没有此类产品，就让我们赶紧去谈，好体现在PPT 上展示给客户。所以国内是国家的口号大，但是企业的行动少，特别是大企业并没有列入计划。

从我了解的情况来看，国内的车厂只有一个主动给了我们合作研发经费，用于开发应用在车上的绿色复合材料产品，比如测试防撞梁、内外饰件等需要用绿色复材的部件，该厂将绿色复合材料产品应用列在了自己的发展计划当中，所以必须得投入经费找合作企业共同开发。

我们近来在国外走得比较多，国外市场绿色复材领域相对比较成熟，大部分国外大企业是有计划、有目的的，例如产品中绿色成分的比例、减碳的比例是多少，计划性很强。比如到 2040 年，很多企业的产品中生物基纤维或者纤维素纤维比例要达到什么程度，降碳要降到什么程度，这些都有明确的目标。所以国外企业也希望我们能够提供高强生物基纤维产品，满足他们企业的绿色发展计划和要求。

我们SUNCELL™的应用开发主要就是和这些企业合作，如果你不找这样的企业，就会进入到内卷的市场。

张志超：做上下游纵向整合挺有意思，比如一个环节有短板，但可以拿另外一个环节的长板补齐，补齐之后作为整体不一定就比别人差，或者立马就能凸显优势，同时又是绿色，卖家也能在这时候或者某些国家、某些公司里多挣点钱。

中国我觉得有个特点，大家要不找不到方向，因为都很勤奋、很内卷，但凡一个人发现方向 A 特好，明天别人就知道了，后天100 个人也知道了，开始疯狂卷。很多产业都经历这样一个过程，要么就太热，要么就不知道做什么，今天做这个，明天换一个。刘老师，你的思考是怎样的？

刘小青：不管做企业还是做研究，有一个问题是对未来的判断，这非常关键，对未来判断清楚，才能坚守下去。举我自己的例子，我从 2009 年开始做生物基环氧树脂，所有的老师、行业的朋友都觉得我疯了，你做这个方向到底要干什么？无人问津。你做这个本身量没有那么大，需求好像跟市场要的不一样，没有降解的需求，也没有生物基的需求，但我一直坚持。当然也得益于中国和欧洲的合作。到我们的双碳政策出来，很多企业都来问：刘老师你有没有生物基？

现在做可降解，纯粹是有市场需求，看到了风机叶片越来越多，随着时间的推移，退役的风机叶片越来越多，所以，把方向判断准之后，坚持下去尽快把这个点突破掉，这是一个判断的问题。我经常跟学生讲，大家做研究、做事情，视角、方向感一定要非常强。如果在一个迷宫里走，永远不知道往哪个方向走，当你站稳的时候，就知道哪一条路能够走出去，这个时候就要坚持。

张志超：两位对于复合材料绿色化、可降解化或者生物基材料，怎么在产业里能够做得更好？有哪些展望跟预期？

桑向东：我从2000年开始从事生物基纤维的研究和产业化工作，我个人认为目前咱们国内的研究机构和企业在绿色复合材料领域、纤维素纤维和生物基环氧树脂领域，是走在全球产业前列的。

在下一阶段中国复合材料的发展过程中，我们有可能走出一个新路子。在以往的传统复合材料里面，我们国家是从落后到追赶，而在绿色复合材料领域，我们不是从落后到追赶，而是一开始就从原料端解决了竞争问题，做到了从0到1。比如我们做的 SUNCELL™ 生物基高强纤维就是从0到1，目前全球，我们是唯一可以用利用天然生物质原料、环保生产工艺技术做到这个高强度的，同时产量规模目前也是最大的。

绿色复合材料发展离不开政府法规，只讲口号没有用，一定要有细节明确的实践法规。通过我们跟国外企业合作来看，他们也是受到法规的限制，行业才往前走的。希望未来咱们国家有明确的相关法规，比如汽车行业绿色复合材料的应用比例要占比多少，都需要有明确的政策，可以用奖励或者税收等激励政策，而不是只讲口号。同时大企业也要起到大企业的领头作用，要制定产品的绿色化发展纲要和有明确进展，这样行业才会有序发展。

张志超：材料行业里，大家总说杜邦、3M 特别厉害。中国是不是有可能在生物基上弯道超车，或者直线超车？你们如何看？

刘小青：中国材料行业现在应该有志气吃一下欧洲、美国的技术红利。谁能想到中国的新能源发展这么快？中国人对绿色的认识越来越强烈了，越来越觉得要升级，要做循环经济。咱们这么大一个国家不可能再靠资源投入驱动，一定是走循环经济。从大的趋势上，一定是有一个非常好的位置。从实施的路径上，希望上下游各个环节结合起来，不要单打独斗。

作为一个科研人，要从底层技术出发，复合材料里真正的底层技术是原材料树脂和纤维。我们有生物基的树脂，有可降解的树脂，有绿色的纤维，就可以做到全绿色，甚至做到全降解。我们国家最缺的，是怎么创造一个新的市场，创造一个新的品类，去引领它。这是我们最缺的，我们的技术其实不差的。

张志超：刘老师讲到一个观点，咱们在做具体事的时候容易迷失，稍微往上提一个层级，从上下游产业链的整合角度，也许能找到很好的机会。

Q&A

Q1：石油化工做出一个东西，可以不断地循环，经济性也好，整个生命周期算下来未必就高，生物基未必就意味着很环保或者很简单。从可回收的角度，相比生物基，石油化工是不是对减碳、环保的意义更大？

刘小青：这个问题非常好，很多专业人士对此也没有认识得特别明确。可降解、可回收、生物基，不同的国家看法不一样。我记得我国刚刚禁塑的时候，澳大利亚有媒体报道，觉得中国搞生物降解塑料不可思议。中国看重生物降解，欧洲看重可循环可回收，美国也在做生物基，但生物基研发和利用，中国目前是做得最好、最靠全的，这是不同国家针对资源禀赋，选择的不同路线，这是一。

第二，不要为了生物基而生物基。不要认为只要做的是生物基就有用，生物基能带来什么特性，能解决什么问题，一定要盯着这些目标做。不是说生物基就是环保的、低碳的，因为最后还是二氧化碳，且可能会有次生的污染。

第三，不管是生物降解还是可回收，一定是盯着市场的需求去做，解决实际问题。要有长久的生命力，经济性是必须要考虑的一个问题。

所以我做研发时，不反感别人问我成本，因为我在做的时候就会考虑成本怎么降、在哪个地方、到底有多高。

桑向东：材料科学可持续发展，欧洲的策略是4R，4R 里面降解不是排首位的，不能为了降解而降解，单纯谈降解没有意义，未来还是要用 LCA（生命周期分析，Life Cycle Analysis, LCA)  这种标识，从摇篮到坟墓的方法。不必分来自于生物基还是非生物基，以 LCA 为标志，可能比较科学一些。

Q2：刘老师 2009 年的时候就开始做生物基的研究，是什么样的时机去做这个事？刚才大家都谈到了我国产业政策的支持还不足，其实是巧妇难为无米之炊，可以制定细则，但如果没有解决方案，细则还是没法细。从你的角度，给你的学生或者同行、新材料的实业家，有什么样的建议？

刘小青：宁波材料所是面向科技成果转化成生产力的，就是要面向应用。成立伊始，创始所长就定了，我们 10~20% 的精力做企业今天要的技术，50~60% 的精力做企业明天要的技术，30~ 40% 精力做企业后天要的技术。我们花很少精力做今天就要的技术，因为毕竟不能像企业的研发中心，就解决眼前的事。我们要解决的，是可能 5~8 年之后会爆发的技术。还有一部分精力要做未来的基础研究，未来几十年之后才有可能有用的技术，这是作为科研人员的责任。2009 年我开始做生物基研究，做了十几年之后，到现在慢慢地爆发了。

我有个感受，国家的政策、标准都是产业需求推动的，当产业发展到一定程度，才会做强制性的规范。在刚刚萌芽的阶段，想说政策怎么样，很难很难，政策只会慢慢地引导。作为企业，如果想等国家出政策之后再做，那就迟了。科研工作者要提前 5~8 年的布局，企业要提前 3~5 年布局。5 年之后政府出政策，把产业一下扶持起来。

企业需要有前瞻性，但是不用那么超前，要看到技术可行，量级应用示范做出来了，产业市场确实有需求，就盯着去布局，三五年后就吃到了技术的红利。

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