化工新材料的三大瓶頸如何突破？

    新的科技革命和第四次工業(yè)革命變革的腳步聲已越來(lái)越清晰，尤其是化石能源的頂峰時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，新能源及其新能源技術(shù)成為當今 的必然選擇，這對化工新材料尤其是功能材料提出了現實(shí)的需求;我國產(chǎn)業(yè)的轉型升級和經(jīng)濟的健康可持續發(fā)展以及實(shí)現由制造業(yè)大國走向強國的夢(mèng)想，都離不開(kāi)化工新材料的特殊保障作用。

　　息息相關(guān)的化工新材料

　　化工新材料與里約奧運會(huì )碳纖維自行車(chē)助力中國姑娘實(shí)現自行車(chē)女子團體 零突破，其重量為3.5千克，普通人一只手就能抓起來(lái)，而強度卻是鋼的50倍。聚氨酯“鯊魚(yú)皮”(由閉孔的聚氨酯泡沫制成，每個(gè)小孔之間都充了氣)助力孫楊奪 ，孫楊、寧澤濤以及洪荒少女傅園慧穿的泳衣，其密度比水小，可以增加運動(dòng)員的浮力，從而減少水中的阻力。此外，體育場(chǎng)館五顏六色的聚脲涂層(固化快35秒、顏色鮮艷、無(wú)毒、耐候、成本低)，以及乒乓聚酯纖維新材料都顯示出化工新材料與此次奧運會(huì )密不可分。

　　化工新材料與G20杭州G20峰會(huì )有100輛貴賓用車(chē)，是鄭州宇通生產(chǎn)的T7高端商務(wù)用車(chē)，車(chē)內的座椅、儀表盤(pán)和扶手等內飾件，都是聚氨酯新材料，為冷固化高回彈組合料，具有無(wú)味、手感好、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。

　　化工新材料與航天夢(mèng)17日神十一的發(fā)射、中秋節那晚“天宮二號”的發(fā)射場(chǎng)面都記憶猶新。為了解決航天器的防鹽霧、防濕熱、防霉菌問(wèn)題，航天器的防熱涂層主要包括有機硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等，環(huán)境防護涂層主要采用聚四氟乙烯。航天員的航天服面料是 混合纖維制成，具有高強度、耐高溫、抗沖擊、防輻射等特性，夾層還具有自動(dòng)堵漏功能;手套的手指部位是硅橡膠材料，能夠操作精密儀器;靴子的內層是特氟龍涂層的玻璃纖維，緊接著(zhù)是25層聚酰亞胺薄膜和玻璃纖維布間隔重疊的材料，保證輕盈和隔熱。

　　由此可見(jiàn)，化工新材料性能優(yōu)異、功能性強、技術(shù)含量高，是化學(xué)工業(yè)技術(shù)水平的重要代表，為航空航天、國防軍工、電子信息、高鐵大飛機等 領(lǐng)域配套，屬于重要戰略新興產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，其又為高端裝備制造、新能源、新能源汽車(chē)、節能環(huán)保等戰略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及傳統產(chǎn)業(yè)的轉型升級提供重要支撐。因此，發(fā)達 以及跨國公司都把化工新材料的創(chuàng )新與發(fā)展作為核心競爭力的重中之重，知識產(chǎn)權保護和技術(shù)封鎖始終是跨國公司占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)緊緊握在手里秘而不宣的一把鑰匙。我國石化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已連續六年列 第二、化工已連續六年列 大國，但行業(yè)結構性過(guò)剩的矛盾十分突出，結構調整和轉型升級的任務(wù)還很艱巨，大宗基礎化學(xué)品產(chǎn)能?chē)乐剡^(guò)剩，化工新材料、專(zhuān)用化學(xué)品等高端產(chǎn)品市場(chǎng)短缺。傳統化工領(lǐng)域基礎化學(xué)品的產(chǎn)能過(guò)剩已成為重災區，而化工新材料領(lǐng)域高端化學(xué)品的缺乏也嚴重制約著(zhù)國民經(jīng)濟重要領(lǐng)域的發(fā)展。

　　高端產(chǎn)品難以產(chǎn)業(yè)化拖累行業(yè)發(fā)展

　　 化工新材料總產(chǎn)量超過(guò)6000萬(wàn)噸，總產(chǎn)值超過(guò)2萬(wàn)億元。從產(chǎn)量和產(chǎn)值來(lái)看，美國分別占38%、30%，西歐分別占20.6%、19.7%，日本分別占12%、16.8%，即三個(gè) 的產(chǎn)量占 總產(chǎn)量的70%、產(chǎn)值大于2/3。全球化工50強榜單中,美國、德國、日本三大強國占27席，杜邦、陶氏、巴斯夫、朗盛、科思創(chuàng )、住友化學(xué)、東麗、旭化成等跨國公司都以化工新材料和專(zhuān)用化學(xué)品為發(fā)展重點(diǎn)。其中，日本化學(xué)工業(yè)的轉型升級之路十分值得借鑒。眾所周知，日本在電子化學(xué)品領(lǐng)域處于 水平，高性能膜材料、高性能纖維、工程塑料與特種工程塑料、高端聚烯烴樹(shù)脂、高性能橡膠、氟硅樹(shù)脂和橡膠等領(lǐng)域具有較高水平。

　　今年，筆者在4月初的日本經(jīng)產(chǎn)省產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟論壇、8月初的日本同友會(huì )座談以及9月中旬的中日石化高峰論壇上分別與日本化工界進(jìn)行了三次深入交流。交流期間，三菱、住友、三井等日本各大化工公司都表示，日本化工企業(yè)未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)是化工新材料和專(zhuān)用化學(xué)品。

　　我國對化工新材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化一直十分重視。自“六五”、“七五”以來(lái)，我國一直圍繞 重點(diǎn)領(lǐng)域和重大工程，組織工程塑料、特種工程塑料、特種纖維、膜材料等方面進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)、中試研究及工業(yè)化開(kāi)發(fā)，“十一五”以來(lái)氟硅材料、聚氨酯材料、工程塑料、高性能橡膠等行業(yè)裝置能力快速增長(cháng)，先進(jìn)儲能材料、光伏材料、有機硅等產(chǎn)能居 。然而，由于核心技術(shù)難以攻克、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)掌握不了，導致一些通用型品種的裝置和產(chǎn)量可觀(guān)，但大部分高端產(chǎn)品始終難以產(chǎn)業(yè)化穩定供應。目前，國內化工新材料市場(chǎng)的綜合自給率僅約60%，該領(lǐng)域成為我國石化行業(yè) *大的短板，也是我國戰略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、重點(diǎn)工程、甚至成為涉及 安全的重大制約因素。在高端產(chǎn)品方面,我國和日本的差距很明顯.據統計,我國化工新材料的產(chǎn)量比日本多105萬(wàn)噸，而產(chǎn)值卻少460多億元。

　　三大瓶頸制約行業(yè)踏入國際

　　我國石化行業(yè)的煉油及大宗無(wú)機和有機化學(xué)品的規模和生產(chǎn)技術(shù)水平都可以說(shuō)與國際水平相當，但代表石化行業(yè)先進(jìn)技術(shù)水平的化工新材料行業(yè)卻始終與國際水平存在明顯的差距，與國際跨國公司相比差距就更大。主要表現為三大瓶頸：

　　1. 高端產(chǎn)品穩定供應難實(shí)現?；ば虏牧闲袠I(yè)的高端產(chǎn)品自給率低，2015年工程塑料消費量421萬(wàn)噸，而自給率只有49%;同期聚碳消費量166萬(wàn)噸，其中有73%依靠進(jìn)口;高端聚烯烴去年消費量922萬(wàn)噸，進(jìn)口587萬(wàn)噸，自給率只有38%;高性能纖維中的碳纖維，國內裝置的開(kāi)工率只有20%，自給率28.6%;更具有代表性的是高性能膜材料，市場(chǎng)容量約450億元，綜合自給率43%。據統計，在7大類(lèi)、12個(gè)產(chǎn)品中自給率不足20%的就有6個(gè)，電解用全氟離子交換膜年用量19萬(wàn)平米，幾乎全部靠進(jìn)口;全氟燃料電池膜，自給率5%;PVF/PVDF背板保護膜年用量4.1億平米，自給率10%;工業(yè)氣體分離膜，自給率13%;反滲透膜年用量約3400萬(wàn)平米，自給率15%;血液透析膜年用量1100萬(wàn)平米，自給率18%;

　　2. 核心技術(shù)久攻不下。盡管我國對化工新材料行業(yè)一直十分重視，但一些核心技術(shù)始終難以攻克，尤其是工業(yè)化技術(shù)久攻不下，以致嚴重制約著(zhù)行業(yè)發(fā)展。工程塑料聚碳酸酯從“六五”開(kāi)始，以晨光院和常州有機化工廠(chǎng)為主、聚甲醛從“八五”開(kāi)始，以上海溶劑廠(chǎng)和吉林石井溝聯(lián)合化工廠(chǎng)為主，就組織科技攻關(guān)，現在國內已有了工業(yè)生產(chǎn)裝置，但都是以通用型品種為主，高端品種還是難以連續穩定供應。碳纖維也是從上世紀六十年代起步的，后來(lái)又組織高校和企業(yè)開(kāi)展 級科技攻關(guān)，始終也沒(méi)有形成連續穩定的工業(yè)化生產(chǎn)裝置，目前國內很多廠(chǎng)家都建了碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，T300產(chǎn)品可以提供，T700、T800等高端產(chǎn)品還是難突破技術(shù)瓶頸，產(chǎn)品質(zhì)量不穩定、實(shí)際產(chǎn)量低、產(chǎn)品均勻性和穩定性差、成本高等問(wèn)題始終沒(méi)有很好的解決。離子交換膜的研發(fā)起步于上世紀五十年代后期，一直未形成工業(yè)化生產(chǎn)裝置。我國現在是氯堿生產(chǎn) 大國，全行業(yè)年均全氟離子交換膜需求量30～40萬(wàn)平米，幾乎全部靠進(jìn)口。盡管目前已有東岳集團開(kāi)發(fā)成功，但包括工程塑料尼龍、聚苯硫醚，以及異戊橡膠、光刻膠等產(chǎn)品的大規模工業(yè)化應用尚需時(shí)日。

　　3. 關(guān)鍵原料久攻不下。如尼龍工程塑料用關(guān)鍵原料--己二腈，主要生產(chǎn)工藝分丁二烯法和丙烯腈電解法，國際上以丁二烯法為主，因反應流程短、能耗低約占70%，一直被英威達、巴斯夫等少數公司壟斷，我國一直不能掌握其核心技術(shù)，產(chǎn)品主要靠進(jìn)口，嚴重制約著(zhù)尼龍66的發(fā)展。由于己烯、辛烯等高碳烯烴依賴(lài)進(jìn)口，致使己烯共聚聚乙烯的自給率44%、辛烯共聚聚乙烯的自給率只有8.3%。2015年，我國高端聚烯烴市場(chǎng)消費量922萬(wàn)噸，就有進(jìn)口量587萬(wàn)噸。此外，高性能纖維的PTT(聚對苯二甲酸丙二醇酯)也長(cháng)期受原料丙二醇供應不足的影響。

　　這些瓶頸和制約如何突破?關(guān)鍵就是創(chuàng )新?？倳?shū)記在G20峰會(huì )上講“創(chuàng )新是從根本上打開(kāi)增長(cháng)之鎖的鑰匙”，創(chuàng )新是五大發(fā)展理念之首位，只有創(chuàng )新才能攻克其關(guān)鍵核心技術(shù)，只有創(chuàng )新才能提升化工新材料產(chǎn)品的自給率，只有創(chuàng )新才能改善化工新材料產(chǎn)品的高端化和差異化。

　　創(chuàng )新的重點(diǎn)在哪里?一是以化工新材料基礎產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化為重點(diǎn)，實(shí)現工程塑料、特種工程塑料、高性能纖維等重要產(chǎn)品的連續穩定生產(chǎn);二是以產(chǎn)品的高端化和系列化為重點(diǎn)，加大氟硅材料、電子化學(xué)品、高性能膜材料等下游產(chǎn)品鏈和終端產(chǎn)品的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化力度;三是高度關(guān)注化工新材料領(lǐng)域新的技術(shù)和產(chǎn)品，如無(wú)機陶瓷膜，因具有高效分離功能，又具有耐高溫、耐化學(xué)侵蝕、機械強度好、抗微生物能力強、滲透量大、可清洗性強、使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)，日益受到人們的重視，并正在成為高性能膜材料的重要組成部分，南京工業(yè)大學(xué)已開(kāi)展了多年研發(fā)，已基本掌握了無(wú)機陶瓷膜的制備技術(shù)，正在石化行業(yè)加快應用開(kāi)發(fā)，預期今后數年將形成百億以上的市場(chǎng)規模。四是高度重視功能材料的開(kāi)發(fā)，化工新材料領(lǐng)域的功能材料是 各國研發(fā)的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，隨著(zhù)我國信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)，以及航空、航天等高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，尤其是隨著(zhù)我國大飛機、高鐵等軌道交通等重點(diǎn)工程，以及電子電器、通訊器材、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，超導材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫用材料、儲氫等新能源材料等方面，孕育著(zhù)巨大的發(fā)展潛力和市場(chǎng)空間。