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(dāng)今 的必然選擇,這對(duì)化工新材料尤其是功能材料提出了現(xiàn)實(shí)的需求;我國(guó)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)由制造業(yè)大國(guó)走向強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想,都離不開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(yùn)會(huì)碳纖維自行車助力中國(guó)姑娘實(shí)現(xiàn)自行車女子團(tuán)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(qiáng)度卻是鋼的50倍。聚氨酯“鯊魚皮”(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?yuàn)Z ,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(yùn)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(yùn)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,是鄭州宇通生產(chǎn)的T7高端商務(wù)用車,車內(nèi)的座椅、儀表盤和扶手等內(nèi)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(jié)那晚“天宮二號(hào)”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(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等,環(huán)境防護(hù)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(qiáng)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(nèi)層是特氟龍涂層的玻璃纖維,緊接著是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,化工新材料性能優(yōu)異、功能性強(qiáng)、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(guó)防軍工、電子信息、高鐵大飛機(jī)等 領(lǐng)域配套,屬于重要戰(zhàn)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、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供重要支撐。因此,發(fā)達(dá) 以及跨國(guó)公司都把化工新材料的創(chuàng)新與發(fā)展作為核心競(jìng)爭(zhēng)力的重中之重,知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和技術(shù)封鎖始終是跨國(guó)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(guó)石化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已連續(xù)六年列 第二、化工已連續(xù)六年列 大國(guó),但行業(yè)結(jié)構(gòu)性過(guò)剩的矛盾十分突出,結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)的任務(wù)還很艱巨,大宗基礎(chǔ)化學(xué)品產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩,化工新材料、專用化學(xué)品等高端產(chǎn)品市場(chǎng)短缺。傳統(tǒng)化工領(lǐng)域基礎(chǔ)化學(xué)品的產(chǎn)能過(guò)剩已成為重災(zāi)區(qū),而化工新材料領(lǐng)域高端化學(xué)品的缺乏也嚴(yán)重制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)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(qiáng)榜單中,美國(guó)、德國(guó)、日本三大強(qiáng)國(guó)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(guó)公司都以化工新材料和專用化學(xué)品為發(fā)展重點(diǎn)。其中,日本化學(xué)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)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、高端聚烯烴樹脂、高性能橡膠、氟硅樹脂和橡膠等領(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(jì)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)是化工新材料和專用化學(xué)品。
我國(guó)對(duì)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(guó)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(zhǎng),先進(jìn)儲(chǔ)能材料、光伏材料、有機(jī)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(dǎo)致一些通用型品種的裝置和產(chǎn)量可觀,但大部分高端產(chǎn)品始終難以產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)定供應(yīng)。目前,國(guó)內(nèi)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(guó)石化行業(yè) *大的短板,也是我國(guó)戰(zhàn)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(guó)和日本的差距很明顯.據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)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(guó)際
我國(guó)石化行業(yè)的煉油及大宗無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)品的規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)水平都可以說(shuō)與國(guó)際水平相當(dāng),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(guó)際水平存在明顯的差距,與國(guó)際跨國(guó)公司相比差距就更大。主要表現(xiàn)為三大瓶頸:
1. 高端產(chǎn)品穩(wěn)定供應(yīng)難實(shí)現(xiàn)?;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(fèi)量421萬(wàn)噸,而自給率只有49%;同期聚碳消費(fèi)量166萬(wàn)噸,其中有73%依靠進(jìn)口;高端聚烯烴去年消費(fèi)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(guó)內(nèi)裝置的開工率只有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(jù)統(tǒng)計(jì),在7大類、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(hù)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(guó)對(duì)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(yán)重制約著行業(yè)發(fā)展。工程塑料聚碳酸酯從“六五”開始,以晨光院和常州有機(jī)化工廠為主、聚甲醛從“八五”開始,以上海溶劑廠和吉林石井溝聯(lián)合化工廠為主,就組織科技攻關(guān),現(xiàn)在國(guó)內(nèi)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(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。碳纖維也是從上世紀(jì)六十年代起步的,后來(lái)又組織高校和企業(yè)開展 級(jí)科技攻關(guān),始終也沒有形成連續(xù)穩(wěn)定的工業(yè)化生產(chǎn)裝置,目前國(guó)內(nèi)很多廠家都建了碳纖維生產(chǎn)線,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(wěn)定、實(shí)際產(chǎn)量低、產(chǎn)品均勻性和穩(wěn)定性差、成本高等問(wèn)題始終沒有很好的解決。離子交換膜的研發(fā)起步于上世紀(jì)五十年代后期,一直未形成工業(yè)化生產(chǎn)裝置。我國(guó)現(xiàn)在是氯堿生產(chǎn) 大國(guó),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(tuán)開發(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(guī)模工業(yè)化應(yīng)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(guó)際上以丁二烯法為主,因反應(yīng)流程短、能耗低約占70%,一直被英威達(dá)、巴斯夫等少數(shù)公司壟斷,我國(guó)一直不能掌握其核心技術(shù),產(chǎn)品主要靠進(jìn)口,嚴(yán)重制約著尼龍66的發(fā)展。由于己烯、辛烯等高碳烯烴依賴進(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(guó)高端聚烯烴市場(chǎng)消費(fèi)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(duì)苯二甲酸丙二醇酯)也長(zhǎng)期受原料丙二醇供應(yīng)不足的影響。
這些瓶頸和制約如何突破?關(guān)鍵就是創(chuàng)新??倳浽贕20峰會(huì)上講“創(chuàng)新是從根本上打開增長(zhǎng)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(chǔ)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化為重點(diǎn),實(shí)現(xiàn)工程塑料、特種工程塑料、高性能纖維等重要產(chǎn)品的連續(xù)穩(wěn)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(jī)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(jī)械強(qiáng)度好、抗微生物能力強(qiáng)、滲透量大、可清洗性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)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)已開展了多年研發(fā),已基本掌握了無(wú)機(jī)陶瓷膜的制備技術(shù),正在石化行業(yè)加快應(yīng)用開發(fā),預(yù)期今后數(shù)年將形成百億以上的市場(chǎng)規(guī)模。四是高度重視功能材料的開發(fā),化工新材料領(lǐng)域的功能材料是 各國(guó)研發(fā)的熱點(diǎn)和重點(diǎn),隨著我國(guó)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,尤其是隨著我國(guó)大飛機(jī)、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(dǎo)材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫(yī)用材料、儲(chǔ)氫等新能源材料等方面,孕育著巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)空間。