纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告.doc

1、 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 1 - 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 目 录 1、总论 1.1、概论 1.2、简 述项目的主 要内容、目前的进展状况 2.1、国内外的现状、水平和发展趋势 2.1.1 国外相关产品与技术发展的概况 2.1.2 国内相关产品与技术现状 3、项目的实施意义 3.1、关键技术及创新点论述 3.2、项目产品的技术性能水平与国内外先进水平的比较 3.3、项目的技术成熟性和项目产品可靠性论述 4、项目、产品市场分析 4.1、市场调查 4.2、国内外市场容量预测

2、4.3、分析项目产品市场风险的主要因素及防范的主要措施 5、合作方式 6、项目实施目标 6.1、经济目标 6.2、技术、质量指标 6.3、项目执行过程中各阶段目标 、项目实施方案 、投资规模 、经济效益分析 10、发展前景 11、可行性分析结论 12、项目可行性研究报告编制说明 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 2 - 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 1、 总论 、概论 根据中科院纳米科技中心江雷博士（中国国家“ 863”项目纳米专家组组长，中国科学院纳米科技中心副主任，国家纳米中心首席

3、科学家）首创的 “ 二元协同纳米界面结构理论 ” ，中科纳米技术工程中心有限公司（中国科学院纳米科技中心）率先开 发出了真正意义上的，可实现工业化和满足实际实用要求的纳米自清洁玻璃。该特种功能玻璃的开发成功已为众多玻璃行业内的专业厂家及专家的认可，并且为国家大剧院特别指定采用。因此，该纳米自清洁玻璃已经在成熟性和实用性方面居于国际领先地位。并且具有国家正式授权的自主的知识产权的专利 ,该授权专利为国家唯一具有实用化要求的纳米自清洁玻璃授权专利。我方专利保护的范围为：所有采用纳米氧化物材料在中国进行的生产和销售的自清洁玻璃，含：高温烧结，常温固化等方法。专利保护的范围广。专利保护年限 20年。因

4、而，在知识产权保护方面，我方相 关专利具有绝对的垄断性。本项目论证报告将论证我方技术生产自清洁玻璃的可行性。 纳米级材料是全新的超微固体材料，一般粒径为 10-100nm(10 9m)的超微颗粒称为纳米范围。由于它的超细化和极大的表面活性，具有传统材料所没有的优越性，是当代高科技应用研究的热点之一。 目前，应用我方独立研究开发出的纳米自清洁 TiO2 涂层材料，经在常温条件下，在玻璃表面上，应用直接涂覆的加工工艺，从而形成 超双亲的纳米 TiO2薄膜。 因而，水滴和油滴可在其表面完全铺展，形成均匀水膜，粘附于基材表面的灰尘等污染物可被水或其它 溶剂冲刷后即可自然干净，达到良好的自清洁效果。应

5、用纳米自清洁技术后，玻璃具有了（ 1）超亲水功能、（ 2）光催化和杀菌功能、（ 3）防结雾功能。玻璃的自清洁通过如下两种方式完成 :A、通过用水的冲洗，水份将带走附着在玻璃表面的灰尘、污渍等无机物质； B、通过光催化，可有效分解玻璃表面有机物污渍。从而，使玻璃表面始终保持洁净如新，真正纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 3 - 意义上达到自清洁效果。 可以相信，通过在该项目上的合作，合作方应用我方独立开发出的新型纳米自清洁玻璃技术，通过合作生产出纳米自清洁玻璃将会带来可观的经济效益和社会效益

6、。特此，诚邀行业内 知名企业合作，共同生产并销售纳米自清洁玻璃。 1.2、项目的主要内容和目前的进展状况： 1.2.1、项目的主要内容： 本项目为在常温下，在清洁的玻璃表面上，用相应的涂覆技术，生产出具有稳定的完全锐钛矿型 TiO2基纳米薄膜自清洁玻璃。使普通玻璃具备自清洁、光催化功能。我方开发出的纳米自清洁玻璃技术具有如下特点：（ 1）、通过常温常压条件下的涂覆，在玻璃深加工环节可以直接实现离线自清洁玻璃的生产。（ 2）、通过常温常压条件下的涂覆，可在浮法玻璃生产线上实现涂覆，实现在线自清洁玻璃的生产，在国际上，我方技术能唯 一满足浮法工艺要求。（ 3）、因为工艺条件为常温常压涂覆，这就保证

7、了我方技术可以满足任意超大板面，以及异型玻璃的自清洁玻璃加工。（ 4）、同时，我方还开发出了完备的玻璃加工工艺技术，真正意义上完成了自清洁玻璃的产业化和规模化生产。从而，纳米自清洁玻璃的发展可促进我国玻璃行业向着与生态环境协调的方向发展，提高我国玻璃行业在国际玻璃及玻璃制品行业中的地位和竞争力，增加我国玻璃行业的国际影响力。 1.2.2 目前的进展情况 “二元协同纳米界面结构”以及所对应的纳米自清洁界面技术。为中国科学院百人计划支持的重点研 究支持项目，同时该项目也被国家重大基础研究“ 973”和“ 863”支持项目，在该领域，我们已经申请了多项国际国内专利。 目前，我方已经在自清洁玻璃生产方

8、面实现了实质性的重大突破，克服了制约自清洁玻璃在性能要求，以及在技术和工艺上的技术瓶颈，从使用和检测效果上看，我方生产的自清洁玻璃已经达到实际应用的要求，相关产品已经得到了玻璃行业专业人士的认可，并被国家大剧院、奥运会场馆等国家重点项目特别指定采用。我方技术均能够满足以上大规模的应用要求，并将开创纳米自清洁玻璃大规模应用的先河。因而，该项技术目前已经居于国 际领先水平。 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 4 - 2、技术概况、国内外的现状、水平和发展趋势 2.1、技术概况 ： 纳米 TiO

9、 的超亲水和光催化效果最早由日本东京大学的桥本和仁(Hashimoto)、藤岛昭 (Fujishima)等人的基础研究中发现。其基本原理为：即：在微弱光下，即在太阳光（紫外光强度 1mw.CM-2） ,或在日光灯（紫外光强度约0.2mw.CM-2）的照射下， TiO2吸收紫外光后，在微弱光下即在太阳光（紫外光强度约为 1mw cm-2）或在日光灯 (紫外光强度约为 0.2mw cm-2)照射下， TiO2吸收近紫外光后，光生电子和空穴 分别使 TiO2 表面吸附的氧还原和水氧化，生成 O-2和OH 活性基因，这些活性基因足以使玻璃表面的有机污物、微生物和细菌分解为 CO2和 H2O 等简单无机

10、物。与此同时，在研究中还发现 TiO 薄膜经微弱光照射后， Ti02表面具有超亲水性和光催化活性，如果遮断光源，这些特性在黑暗中仍能保持一段时间。 研究中还发现 TiO 在纳米尺度内 ,超亲水和光催化性能会大幅度提高；，并且实际存在的 TiO 晶型形式有三种，即（ 1）锐钛矿型 TiO 晶型（ 2）金红石型 TiO 晶型和（ 3）板钛矿 TiO 晶型。其中，仅仅只有锐钛矿型 TiO 具有超强的超亲水性能和光催化性能，而金红石型 TiO 和板钛矿 TiO 则不具备理想的超亲水和光催化性能。 基于以上原理，各国在基础研究和应用研究方面展开了大量的工作，尤其突出的是在纳米自清洁玻璃领域的研究展开了激

11、烈的竞赛。由于各研究机构和厂商采用的方法截然不同，使得最终的产品性能和效果差别很大。以下为国内外各机构和厂商在玻璃自清洁领域研究及应用的基本情况： 2.2、国外相关产品与技术发展的概况 2.2.1、英国 Pilkington，采用化学气相沉积（ CVD） 方法 ：即通过化学汽相沉积（ CVD） 方法将 TiO 沉积到洁净玻璃的表面，沉积结果往往为三种 TiO 晶型共混存在沉积在一起。该自清洁玻璃具有特点： A: 锐钛矿型 TiO 晶型的含量极低 ,仅仅具有很有限的超亲水和光催化功能； B:应用 CVD方法生产自清洁玻璃成本很高 ;C:应用该方法生产的自清洁玻璃将使玻璃本身的透射率大大降低（约降

12、低 10%）。 D:为非纳米材料，效率较低。 E:为弥补性能低下的缺陷， CVD 方法将通过增加膜厚方式来提高性能。由于有效成份锐钛 TiO 晶型的含量极低，亲水性和光催化性难以保证，加上透射率降低以及生产成本较高等负面因素。因而，该产品市场上 有过推广，但是因为性能，价格和成本因素，市场反馈效果极差。玻璃行业专家评价，英国 Pilkington 生产的自清洁玻璃的性能对比不明显。 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 5 - 2.2.2、美国 PPG 公司， ATOFINA 公司 ：采用的方

13、法和 Pilkington 类似，生产的自清洁玻璃效果差成本高，至今，仍未在市场上有过推广。 2.2.3、日本旭硝子公司 ，采用锡，铅和钛的氧化物混合，通过化学气相沉积（ CVD）方法，或喷涂热解方法。其结果为：锐钛矿型 TiO 晶型的含量仍然极低，因而，该自清洁玻璃表面的自清洁效率较低，成本也高，有不成规模的市场销售，市场反 馈效果不佳。 以上几家企业均为国际玻璃行业的知名企业。由于，自清洁玻璃产品出现将预示着巨大的潜在市场，目前，相应厂家均在加大投入，积极的改进配方及工艺，希望突破技术瓶颈。但是，由于以上企业多期望通过利用现有玻璃加工工艺实现自清洁玻璃的生产，从研发思路上看，以上企业尚处于

14、误区之中。 2.3、国内相关产品与技术现状 我国国内有研究机构进行研究，目前基本上处于基础研究阶段，离实际应用尚有距离。 中国企业上马自清洁玻璃项目，典型的企业有两家：三峡新材公司；长春新世纪公司。采用的技术 (1)磁控溅射技术； (2)溶胶提拉 +高温烧结技术。 2.3.1、三峡新材公司： 先后采用的技术有（ 1）磁控溅射技术；（ 2）溶胶提拉 +高温烧结技术。 2.3.1.1 磁控溅射方法 :利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到玻璃表面，在玻璃表面自然氧化生成 TiO 的薄膜，使得玻璃表面具有一定的亲水性，来达到自清洁效果。由于磁控溅射技术限制，玻璃表面生成的 TiO 薄膜为无定

15、型的 TiO 薄膜。这样，所得到自清洁玻璃具有如下特点： A:玻璃表面的亲水性及自清洁性能极其有限。 B:磁控溅射的成本高额昂。因而，该技术具有很大的局限性，市场 反馈效果差。实际上，该技术没有得到推广。 2.3.1.2、溶胶提拉 +高温烧结技术 ：即将 TiO 制成溶胶，再将玻璃放入该溶胶中浸润提拉的方式得到处理过的玻璃，再将该玻璃再高温烧结炉中烧结 550。 C， 3-4h完成金红石晶型向锐钛矿晶型的转化。该方法存在缺陷 ,A:通过高温烧结，成本高，不利于规模化生产。 B：金红石晶型向锐钛矿晶型的转化存在转化效率问题 ,自清洁效果有限。 C:有彩虹现象。 D:使得玻璃的透光率降低 15-2

16、0%。因此，该技术从投放市场以来一直未得到积极反响。 必须提到，该技术所涉及的技术内容与我方三年以 前的某一项技术水平接近，并对我方申请的（专利号： 00109176.X） 构成侵权。目前，该项专利已经成为能纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 6 - 够达到实用要求的，唯一国家正式授权的纳米自清洁技术专利。我方保留向国家专利局提出申述相关知识产权保护的权利。 2.3.2 长春新世纪公司 ：采用方法为：溶胶提拉 +高温烧结方法 ,应用工程：长春长江路步行街工程。该技术存在同 2.3.1.2 所

17、述缺陷相同的缺陷。 该技术所涉及的技术内容与我方三年以前的某一项技术水平接近，并对我方申请的（专利号： 00109176.X） 构成侵权，我方已经就此，向国家专利局提出质疑申请。目 前，该项专利已经成为能够达到实用要求的，唯一国家正式授权的纳米自清洁技术专利。我方保留向国家专利局提出申述相关知识产权保护的权利。 3、项目的实施意义 3.1、关键技术及创新点论述 我方通过近五年的潜心研究，利用特种纳米技术生产出光催化，和亲水性极高活性并且性能稳定的纳米 TiO2 乳液，并且经过常温涂覆的工艺，生产出纳米自清洁玻璃，该技术生产出的纳米自清洁玻璃克服了以上各种技术所带来的缺陷，真正意义上实现了在保持

18、玻璃表面原貌的情况下，达到玻璃的高效自清洁和光催化效果。 3 2、项目的技术成熟性和项目产 品可靠性论述 3 2 1、纳米自清洁玻璃产品完成了如下测试 3 2 1 1、耐人工老化性测试 ： 2000h 结果：通过，已经基本达到实际使用要求 3 2 1 2、透光系数 ：不但透射率没有降低，反而，提高 1-2%，这是以前无法做到的 . 3 2 1 3、耐沾污性 ： 0级，结果：通过 3 2 1 4、耐酸性： 5%H2SO4浸泡 48h,表面无变化 3 2 1 5、耐碱性 ：饱和 Ca(OH)2浸泡 48h,表面无变化 3 2 1 6、附着力 ：划格法 0 级 3 2 1 7、硬度 ： 0.89 3

19、 2 1 8、超亲水性：表征超 亲水性为接触角 ,一般玻璃为 25 35，中科纳米产品接触角为 6.5,具有超亲水性， PILKINGTON 产品接触角为 17.5,不具有超亲水性。 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 7 - 3 2 1 9、光催化活性：该特性为表 TiO2 薄膜对有机物的分解能力，结果表明， 中科纳米产品光催化活性 ABS 为 0.005,PILKINGTON 产品光催化活性 ABS 为 0.08。中科纳米产品是 PILKINGTON 的 16 倍。 3 2 2、完成了常

20、温常压下自清洁玻璃涂覆工艺的摸索及效果评价 。 3 2 2 1、 特种规格，超大板面玻璃自清洁制作 ：同玻璃的深加 工工艺结合，完成超大版面自清洁玻璃的制作，为国家大剧院制作了样品。在北京已经建有总面积逾百平米的汽车展示厅，单片规格 2000mmX4500mm，超大规格的自清洁玻璃加工为其他方法很难做到。 3 2 2 2、 ， 自清洁玻璃的效果评价 ：完成了自然状态下的效果评价，效果良好，该效果已经被国家大剧院正式采纳为国家大剧院的清洗方案。 3 2 3、我方技术优势 ： 和化学汽相沉积，磁控溅射，溶胶提拉高温烧结不同，我方技术具有如下优势： 3 2 3 1、工艺简单，成本极低 ：采用了常温常

21、压喷涂的方式，工艺极其简单，也就降低了 该技术的应用门槛。使得纳米自清洁玻璃成本降得极低，保证了市场接受能力，和生产厂家足够得利润空间。 3 2 3 2、效果明显 ：由于采用了的固含量 TiO2 材料为 100%的锐钛矿晶型 TiO2,这样就保证了极佳的纳米自清洁性能和光催化性能。 3 2 3 3、克服了彩虹现象 ：彩虹现象是制约纳米自清洁玻璃发展的一个重要因素。先期的技术生产的自清洁玻璃都或多或少的带有彩虹现象，彩虹现象破坏了玻璃原有的表观效果视觉，为最终消费者难以接受，因而，该现象也就极大地限制相应的产品的市场准入。我方生产的纳米自清洁玻璃在该方面的突破 ，将为相应的自清洁玻璃进入市场提供

22、了基本保证。 3 2 3 4、具有增透效果 ：以往的自清洁玻璃往往使得玻璃的透射率大大降低，而我方的自清洁玻璃却能够使得自清洁玻璃的透射率提高 1-2%，这是我方独有的特性，该特性将极大地提高用户对自清洁玻璃本身的信赖。 3 2 3 5、超常的使用寿命： 该自清洁玻璃实际那人工老化测试已经超过 2000小时，目标测试超过 3000 小时，这将意味着，该自清洁玻璃的实际使用寿命将可超过 10年，将可以完全满足玻璃行业的实际需要。 3 2 3 6、实现在线自清洁玻璃的加工 ：由于我方技术可以在 常温常压下实现，纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82

23、668480 Fax:010-82667531 - 8 - 因而也是在国际上，目前唯一的能够满足浮法玻璃在线生产自清洁玻璃的技术，该领域的应用将预示着纳米自清洁玻璃超大规模化生产的可能性。 就目前而言，利用纳米 TiO2材料制成特殊乳液，并通过常温常压喷涂方式实现纳米自清洁玻璃的生产，在国内外尚未见到效果良好的成功先例。我方技术的成功将奠定我方在纳米自清洁玻璃领域在国际，国内领先地位。同时由于我方产品具有超低的成本以及技术诀窍，使得竞争对手研制开发出相应的自清洁玻璃产品在时间上和成本上均无法与我方技术相抗衡。于此同时，我方已经制定出了进一步深化自清 洁玻璃技术研发思路。可以相信，通过良好的市场

24、运作，在至少数年内，同时，由于我方具有的相关专利将保证在知识产权领域国家专利的 20 年保护。我方完全有信心保证我方在技术，市场和知识产权三个方面具有绝对的垄断地位。 3 2 4， 我方的基本工艺路线 普通玻璃或钢化玻璃 去离子水清洗 汽雾喷涂 干燥 包装 喷涂条件： 常温常压条件下，喷涂工作间：恒温，恒湿，空气洁净，良好气体流动环境。 4、 项目、产品市场分析 4 1、自清洁玻璃的市场分析与预测 4 1 1、国内市场 纳米自清洁玻璃应用范围极为广泛，仅就建筑用外墙玻璃及汽车玻璃二个市场领域而言，就有着巨大的市场容量。 4 1 1 1、平板玻璃工业市场需求： 2000 年市场需求为 1.7 亿

25、重量箱。 2001 年玻璃市场需求量达 2.04 亿重箱。 2002 年 玻璃市场需求量达 1.93-2.10 亿重箱。 2003 年玻璃市场需求量预计达 2.07-2.26 亿重箱。 4 1 1 2、汽车行业需求： 2000 年全国各类汽车产量为 163 万辆。 2002 年 全国各类汽车产量为 285 万辆 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 9 - 2003 年全国各类汽车预计产 量为 350 万辆 4 1 1 3、国内市场中容量 ：仅以 2000 年的建筑玻璃和汽车玻璃两个市场需求数

26、据为例。 2000 年市场需求外墙装饰用玻璃约为： 1.8 亿平米，汽车玻璃约为 163X2=326万平米。以上两个领域对自清洁玻璃都有强烈的需求。合并需求大 1.8326 亿平米，市场空间巨大。 自清洁玻璃市场以初期的 20%份额市场占有率计算 . 市场容量达： 1.8326X20%=0.3665 亿平米 =3665 万平米。 由此可见，市场拓展的空间之大，市场前景乐观。 4 1 2、国际市场 2000 年市场需求为 6.07 亿重量箱 。 2001 年市场需求为 6.62 亿重量箱。 产业特点为： 4 1.2.1、我国为平板玻璃生产大国，近年来接近世界产量的三分之一。 4 1.2.2 、国

27、际间的玻璃贸易份额被世界五大跨国玻璃公司垄断近 80% 4 1.2.3、世界五大跨国玻璃公司垄断全球 61%玻璃及深加工能力。 4 1.3、我国玻璃产业的特点： 4 1.3.1、 产业结构不合理 ：国内优质浮法玻璃的比重仅占 12%，高档浮法玻璃人有一定缺口，每年国家约需进口高档平板玻璃达 2500 万平米，而普通浮法玻璃则严重供过于求。 4 1.3.2 、改善功 能： 改善产品结构，尤其是改进产品功能，是玻璃行业发展的必然选择。 4 1.3.3 、因此，在中国发展纳米自清洁玻璃，具有现实性和紧迫性。 作为国际领先技术的纳米自清洁玻璃产业化及产品出口，将提高我国在国际上平板玻璃及平板玻璃制品行

28、业地位，增加我国玻璃行业的国际影响力。 4 2、项目产品市场风险的主要因素及防范的主要措施 4 2 1 技术风险 该技术上及其应用已经成熟，为防止类似技术的跟进，我方已经作了相应的知识产权保护；进一步，我方将持续改进现有的技术和工艺，以确保相应技术的持续领先。在此方面存在的风险， 已经得到提前化解。 必须提到我方专利保护的范围为：在中国采用纳米氧化物材料生产及销售的所有纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 中科纳米技术工程中心有限公司： Tel: 010-82668480 Fax:010-82667531 - 10 - 的纳米自清洁玻璃，因而可以保证，即使在数年后有其他企业的技术跟进，我方也可通过

29、 20 年的专利保护，维护市场的垄断地位。 4 2.2、人员风险 人员流动因素：技术分工细化，降低人员流动的负面影响，预期经济效益较好，有效吸引人才，所以出现人员风险的概率极低。 4 2.3、市场风险 目前纳米界面功能材料在玻璃制品领域的规模化应用虽然仍是空白，但是除技术配方外，其市场进入障碍较低，建议尽快投入规模化生产，抢占市场先机。 4 2.4、政策风险 该项目极大地改善了传统玻璃的性能，提高玻璃的技术含量及商品档次，极大地提升了这两项产品的国际竞争力，有利于玻璃行业专业厂家拓展国际市场。 5、 项目合作方式： 我方作为技术方：以所持技术在中国的独家使用授权与玻璃行业专业厂家进行合作。所述

30、技术指：（ 1）常温固化纳米自清洁玻璃生产技术。（ 2）常温固化纳米自清洁玻璃在中国的相关专利。（ 3）常温固化纳米自清洁玻璃专用设备相关生产技术。 5 1、常温固化纳米自清洁玻璃生产技术及独家使用授权含义 ：通过常温常压下利用喷涂的方式实现纳米自清洁玻璃的 生产。由于是常温常压下的喷涂工艺，故相应的技术应用显得极其简单，正因如此，该技术的独家使用授权将显得十分重要和有意义。通过独家授权，可以有效地防止技术的扩散而造成市场混乱和无序竞争，同时保证核心技术的有效控制。 5 2、常温固化纳米自清洁玻璃在中国的专利 ： 专利号： 产权所属： 专利保护年限：自申请日起 20 年。 独家转让该项专利的使用权将可有效地保护相应技术领域的自清洁玻璃市场。从而，达到通过技术以及相应的知识产权最终实现控制市场的目的。 5 3、常温固化纳米自清洁玻 璃专用设备相关生产技术。