新型纤维热熔复合保温材料
一，立项的背景和意义
   本单位为积极响应国家支持社会主义新农村建设及建立节约型社会的号召，围绕国家农业产业结构调整，满足人们对农产品日益增长的需求，支持高科技农业的发展，特设立了“新型纤维热熔复合保温材料”项目，解决了太阳能温室及大棚覆盖保温问题。
    经过多年的研制开发，以农业大棚覆盖保温材料为基础，逐步延伸至海水养殖、救灾帐篷、管道保温、水利工程及建筑行业的保温材料的研发制作。产品已形成具有独立知识产权的六大系列42个品种。经科技查新检索国内未见利用纺织行业生产中的边角、下脚料、废弃纤维为原料，加工制成纤维热熔复合保温材料的文献报道。其技术及产品填补国内空白。
    其技术核心为以纺织工业为基础，实现了跨行业研发，以纺织工业生产中的副产物、残次品、边角废料、再生纤维等废旧物质为原料。
    通过了部、省级专家的评议论证，被评定为“发挥纺织工业跨行业发展和开发优点，利用纺织工业生产中的废旧原料，通过高新技术加工，研制生产出用于农业温室生产的覆盖保温高科技复合材料，填补了国内此项技术和生产的空白”。
    纤维复合材料生产联合机专利技术：荣获国家知识产权认证委员会颁发的“2003年度国家专利技术发明奖”一等奖和国家科学技术成果管理委员会颁发的2003年度国家科学技术成果进步奖：一等奖。
    纤维复合保温材料的生产方法专利技术：荣获国家知识产权认证委员会颁发的“2003年度国家专利技术发明奖”一等奖和国家科学技术成果管理委员会颁发的2003年度国家科学技术成果进步奖：二等奖。
     本产品生产用立式烘干机也是本项目课题组独立研发的专用设备并获得实用新型专利（专利证书号576131）。
     本产品生产用圆网涂层机也是本项目课题组独立研发的专用设备并获得实用新型专利（专利证书号601905）。
    太阳能日光温室的生产，不需要人工加热，投资少，生产成本低。目前已经形成规模型经济，并逐步向海水养殖畜牧生产等多种温室生产模式延伸。青海、新疆、西藏向规模化畜牧温室生产扩展。目前已经形成整个国民经济，特别是农村产业结构调整重要组成部分。本产品为轻型保温材料成本低重量轻从而降低农业大棚生产中的经济及劳动力成本。随着太阳能日光温室生产的不断发展因而为本项目产品带来好的市场前景。
    日光温室生产是在人工控制下的独立气候条件下的生产。多种科学技术都可以发挥应有的作用，可以较好地解决我国人多地少，水土资源贫乏的矛盾。据统计：在我国北方每生产1公斤玉米耗水218kg；1公斤小麦耗水221kg，而使用温室生产，靠自身水循环，仅用2.5～3kg水，相比有近百倍之差。从产出量和经济回报率分析，相差在5～10倍以上。温室生产这一特点，在我国北方地区不仅解决了冬季生产，也可解决了夏季节水问题。与本项目相配套的保温覆盖材料，也可用于夏季的防晒降温，节水的需要。
    从保障国家粮食安全的应急战略意义上来看，温室生产尤为重要。太阳能日光温室结构简单，造价低，不需要人工加热，可在不同地区不同季节生产，受自然气候影响小，作物生长周期短，品种多，产量大等优点。一旦出现粮食危机就可以用温室生产的方法在短期内生产出救灾粮食，以满足人们的生活需求。提高国家抵御自然灾害及国际风云变化的能力具有深远的意义。
本产品一旦进入市场不仅对本地区及全国农业生产带动性很大，而且对管道保温、水利建设、公路工程、建筑工程等相关产业也具有经济拉动性并形成一种新的经济产业链。

二、国内外现状和发展趋势

目前国内农业温室及大棚生产所存在的问题是：
保温效果差。如山东、河北、山西等亚寒地区采用3kg/m2草苫子,保温效果仅有6～8℃，加上薄膜和墙体综合保温因素，也只有8～12℃，当气温下降到零下15℃以下，温室种植、养殖生产处在零下3～5℃的状态下，形成冻害就在所难免。
在东北、西藏、新疆、青海等高寒地区，虽然采用4～5kg/m2草苫子,其保温效果也只有8～12℃，加上纸被、墙体多种保温因素也只有18～20℃，当气温达到零下20℃以下，其自然灾害损失严重。
不能防水、防雪压、大风等自然灾害。
草苫子遇有雨天，吸水性大，每平方草苫子吸水重达5kg，以一个0.5亩温室（380m2），吸水重达3.5～4t以上。遇有雪天，可积雪35～40厘米，不易脱落，打扫困难，造成重量大，压倒压垮温室现象多处出现。遇大风时草苫子被大风吹起造成损失。
易燃，形成火灾灰尘积存多，草叶草杆遍地都是，污染严重，   易发霉腐烂。
使用操作、搬运、储存困难，使用寿命仅有2～3年，虽然易采购价格低，但使用成本高。
本项目产品已在我省部分地区进行农业温室大棚生产的试用，由于性能高价格低深受农民的欢迎。
国内发展趋势：
    强调产品生产应用过程中“绿色环保”含量。减少隔热保温材料产品生产过程中的能耗与污染物排放量，考虑产品的可收回再利用性；尽量减少对天然矿物质的需求，采用废弃物为生产原料。如有机质发泡保温制品不再用氟里昂为发泡剂；继续完善、开发日用塑料制品为主要原料的建筑隔热保温制品，液态渣的矿棉生产技术等；开发以植物纤维为主要原料的纤维质保温材料；发展无石棉硅酸钙隔热保温制品。
    开发、应用建筑“内外保温”技术及其隔热保温制品。这是近期我国隔热保温材料制品新产品开发的主攻方向。重点开发适合我国民用建筑中经济实用能满足“内外保温”技术要求的块、板制品。
    产品的性能向多功能化方向发展。现在很多隔热保温材料不但要求材料具有隔热、保温作用，还要求材料应具有一定的强度、防火、防水、轻质等特殊性能。如船舶用硅酸钙隔仓板。
    纳米技术的应用，对隔热保温材料产品的生产应用带来“革命性”的变化。在纤维质隔热材料的加工成丝过程中，加入具有远红外性能的陶瓷纳米材料，其制品的隔热保温性能有所提高。

三、现有研究基础、特色和优势

    该项目以纺织工业为基础跨行业开发，利用纺织工业生产中的副产物、残次品、边角废料、再生纤维等废旧物质，用高分子聚合材料、纳米材料、机电一体化等高新技术生产手段，研制开发了用于太阳能“日光温室”覆盖保温材料。解决了农业温室生产中使用草苫子覆盖大棚中存在的“保温效果差，不能防大风、大雨雪、抗严寒、病虫害”等诸多问题。形成利用低档废旧原料，通过高新技术工业化生产出具有“保温、防风、防水、透湿”性能的轻型纤维热熔复合材料。该项目生产结构布局的特色使它具有投资少、效益高、回收见效快的优势，并填补了多项国内外市场空白。
    本项目产品，形成了以太阳能日光温室覆盖材料为主的涵盖工业管道包装，海水养殖，油田生产、水利建设、工程建筑等六大系列42个品种，均具备了投入工业化生产的条件，其当前和潜在市场的巨大，据2002年统计，国内仅太阳能日光温室大棚已有4500万亩，需要量在280～300亿m2以上，如使用新型纤维复合保温材料，按八年使用更换期测算，每年消耗量30～35亿m2/年，且国外荷兰、土耳其、俄罗斯等国家均有需求。其它行业如：海水养殖、油田建设、建筑系行业的使用尚在发展起步阶段，市场前景广阔。
    我国是纺织工业大国，利用纺织工业加工生产中产生的各种废弃材料通过高新技术工艺及应用纳米材料进行研制开发，为我国独具特色的不用人工加温的“日光温室”生产配套，变废为宝，克服太阳能温室生产存在的困难，提高了生产效益，为我国纺织工业跨行业开发拓宽了道路，为形成新的产业链，创造了条件。新老技术结合，提高了生产效益，有效支援了农业生产。把传统的纺织工业的技术工艺、设备与新研制设计的专用设备相结合，形成了本项目流水线。高效率的生产方法和生产联合机，为进行规模化工业生产满足当前和潜在市场需要提供了重要保证。
纤维复合保温材料与草苫子相比较：其重量下降80％；保温效果能达到22～25℃比覆盖草苫子提高2～3℃，使用时间8年以上，比草苫子高2～3倍，使用成本比草苫子低26％～40％。由于本产品用羊毛作为主要原材料，可以有较强的防降解 ，耐酸碱，抗腐蚀，无污染的性质。为大棚生产提供可靠保证，将有力支援农业和养殖业的发展。
    本项目具有独特的技术创新、资源优势及市场优势
    保温材料首先解决的是保温的问题其研究过程为：在温室的覆盖保温材料使用方面，以人工加热的温室为例，人工加热虽然耗能大，成本高，但通过人工加温，因其热量损失可以通过增加热量的大小来控制，因此人工加热温室生产，对温室的冬季夜间的覆盖并不予以重视。但是在冬季的温室生产工人加温的费用高的惊人。人工加热温室每平方米一个冬季燃料消耗量300kg/m2折合人民币180元/m2。相当与一个冬季的产品的经销收入显然成本太高。此产品可回收再利用，可进一步降低使用成本15％以上。
    但作为太阳能“日光温室及大棚”则是不需要人工加温的，仅依靠白天吸收太阳的光照辐射变为红外线辐射的热传递来提高温室温度。形成温室独立的小气候区，满足温室内的种植（养殖）生产需要。为了解决温室冬季夜间太阳光辐射热源消失，随着室外温度快速下降，而导致温室的散热加快。采用温室后墙面防风，前屋采光面，进行覆盖保温材料的方法，阻隔温室的热量溢出散发，来维持温室最低生产可需的热量。（一般为8℃～12℃）。
    由于日光温室夜间没有了热度来源，因而必须进行覆盖保温，把夜间温室内高于外面，散发到采光表面的热量，用柔软、蓬松、多孔含静止空气分子较多的热分子材料膜阻止热分子扩散，减少温室散热的速度。把温室热量予以储存，阻止继续沿保温材料向外散发，因而本产品设计上有保温和防护双层结构。而保温层除了纤维的数量、厚度、加工的密度等还设有镀铝膜对热分子进行反射，用于阻止和减缓热量的向外扩散。
为了减少保温材料外界空气的进入和大雨雪通过后所造成的内热量的散发，在保温层外又设有热熔胶高强度的保护层。利用高强度具有特殊功能的热熔胶复合层，并进行微孔拉伸加工，形成了3～5（微米）以内的微孔结构，使外界的轻雾水分子（约20微米）、大雨雪水分子5000～10000（微米）被阻止无法通过，又能使温室内热分子与空气交换形成的4（微米）大小的水蒸汽分子靠热压力作用排出。（外界称透湿）用于保持保温层的内部干燥，使外面冷风无法进入，达到防水、透湿、防风的作用。
材料结构设计采取保温层保护层双层结构。在初春晚秋季节及亚热带地区使用单层就可满足温室生产的需要。这样既可节省材料，又减轻了劳动强度。在深冬和高寒地区可以保温层、保护层双层使用，形成厚重型，保温效果可达到21℃～23℃以上。
深冬低温季节，由于温室内外温差大，形成的水蒸气排放不及时和长时间使用出现的冷凝水汽，可以通过把保温层和保护层分别敞盖方法，通过晾晒、通风、排除冷凝水。
保温材料功能性加工方面增加了本项目产品特殊加工工艺，对产品外表面的高技术综合加工，采用高分子聚合材料与ptfe、紫外线吸收抗降解材料，纳米级的sio2,al2o3等拒水整理工艺。提高了抗降解性，增加了使用寿命，产品可使用8年以上，提高了材料表面的离水、防尘、防污染性同时对防水、透湿功能提供补充。
    该项目产品较好的利用新技术解决了围绕温室生产的“四大”难题：解决了草苫子及一些材料保温低，无法抗拒自然灾害的能力。其保温效果比草苫子提高6-8℃，使温室生产在零下20℃的气候条件下能正常生产。
    通过功能性加工，纳米材料、纳米技术的利用，解决了防雨、吸湿、透气和抗拒大雨雪、寒流等自然灾害的能力，从根本上解决了大雪压倒温室，造成灭顶之灾的发生。
    比草苫子减轻重量80%；加大了抗拉强度，经测试，中，厚型均在600～800n/5cm以上；使用时间保证在8年以上；减轻劳动强度90%，且易运输保存，并有利于机械化操作。
    通过特殊功能加工，具备阻燃，防静电、灰尘污染、防霉烂、防虫蛀的功能。为温室无公害，绿色食品的生产有了保证，而使用成本比草苫子下降26%～46%，损坏后易修补和回收再利用，保护环境无污染。
    高原地区：如中国的西藏、青海和新疆的部分地区，海拔高度均在2300米以上；又处在北纬33度的高寒带纬度线。基本特点表现出：太阳光照强度大，紫外光通量在5%～7%。比内地地区（1～5℃）高2～3倍。其温室使用塑料采光膜，覆盖保温材料损坏率比内地高2～3倍。由于地势高、地温低，白天温度高，夜间下降快，温差大，均在35～40℃之间，温室夜间温度下降每小时在8～10℃以上，给温室生产造成损害较大。
    在东北寒带地区，如黑龙江、吉林、内蒙等地区，由于地处北纬度40～47度线之间，冬季太阳光照强度低，光照时间短，加上受西伯利亚冷空气影响，冬季气温低常受到大风雪，寒流侵袭，自然灾害对温室的生产造成影响较大，根本无法进行常年性生产。另外，凡属高原、高寒地区，均属与我国边远贫困地区，更是党和国家多年以来给予重点关注扶贫资助的地区。每年国家都给予大量财力、物力的帮助支持，虽然有了些好转，但经济落后，老百姓贫困的问题仍然没有得到很好的解决。经过我们对一些地区的考察和了解，我们认为，解决这些地区的经济发展及尽快脱贫，建设“小康社会”，最主要的问题在于，如何帮助他们，解决他们“自身的造血功能”，当然工作是多方面的，其中帮助他们发展温室生产，充分利用当地资源，帮助他们解决温室生产中存在的问题。通过对他们进行温室生产的辅导，从种植、养殖入手，提高他们的经济收入，改善他们的生活，活跃当地市场经济。并且拉动当地诸如旅游观光业、畜牧业、特殊养殖业、珍贵植物中草药业等各种行业的发展。因此，这些地区的温室生产一定能利用好当地资源，且投资少，见效快、造血功能强又能大面积推广，形成规模经济。目前我们已经完成了对高原、高寒地区温室生产专用的采光保温材料，温室覆盖保温材料和利用秸杆、树枝等各种可燃物质，生产可燃气的机械设备及温室生产相配套的组织实施工作。
    利用纺织工业加工中的副产物、边角废料、再生纤维等废弃材料通过高新技术工艺及应用纳米材料进行研制开发，为我国独具特色的不用人工、加温的“日光温室”生产配套，变废为宝，原材料价格低廉。
    新老技术结合，把传统的纺织工业的技术工艺、设备与新研制设计的专利设备相结合，形成了本项目流水线，高效率的生产方法和生产联合机，进而进行规模化工业生产。
    关键技术之一为热熔胶复合技术的应用，彻底打破纺织工业仅靠涂层粘接复合防水的加工方法。参照国外国防军工及有关航空原料技术中有关“高分子聚合材料”、“热熔胶”、“热熔复合技术”进行了大胆的研究实验，突破了对毯状物进行热熔胶挤出热熔复合实验难关。
    在完成了温室覆盖保温材料的基础上，借助于“纤维复合材料与热熔胶复合”，高分子聚合材料与纤维复合后，形成了高强度（从原来的360n/5cm猛增至860-1000n/5cm）。抗剪度由原来的138 n/5cm上升至180/230n/5cm。填补了国内空白。

    四、应用或产业化前景、市场需求

    我国保温材料主要有三大应用领域：传统的工业管道、交通车辆、家用电器等设施的隔热保温；日光温室及大棚；建筑结构的隔热保温。随着市场的发展，保温材料具有较大的需求量。现有的保温材料产品已不能满足市场需求。新产品、新工艺、新技术保温材料逐步投入市场。
    农业行业总体分析 :
我国加入wto后，虽然国外农产品对我国的压力逐渐显现，但由于我国政府采取了一系列支农惠农的有效措施，2006年国家实行了免征农业税等优惠政策，使得国内连续两年粮食产量增长、农产品质量安全性有较大改善。提高了农业综合生产能力，加强农产品质量安全管理，改善农产品进出口调空措施，农产品对外贸易逆差逐年有较大幅度减少。同时，中国面临着土地密集型农产品进口的较大压力。
保温材料在农业中的应用:
    改革开放激发了广大农民的生产积极性，城乡经济的大发展，使人民的经济收入和生活水平有了很大提高，“当家菜”再也不能满足人们的饮食需要，肉禽蛋奶和水产品已经成为人们基本饮食结构的重要组成部分。市场需求的高涨，刺激设施农业高速发展。改革初期我国科研人员在消化吸收日本塑料大棚骨架结构的基础上，首先对镀锌钢管装配式塑料大棚的骨架生产进行了国产化设计，并制定了相应的国家标准，极大地促进了塑料大棚在我国的推广应用。日光温室也获得了迅速的发展。我国政府十分重视设施农业的发展。由于温室及大棚生产的农产品附加值高，增加了农民收入，丰富了人民菜篮子和果盘子。所以国家鼓励和支持温室及大棚的建设。
2005年全国利用大棚生产情况
                                        单位：万亩
地区 大棚蔬菜面积 大棚瓜类面积 大棚花卉苗木面积 大棚水果面积 其他大棚作物面积
全国  总计 941.673&nb