文/中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長 傅向升

化工新材料的三大瓶頸如何突破

文/中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長 傅向升

新的科技革命和第四次工業(yè)革命變革的腳步聲已越來越清晰，尤其是化石能源的頂峰時(shí)代已經(jīng)和正在來臨，新能源及其新能源技術(shù)成為當(dāng)今世界的必然選擇，這就對(duì)化工新材料尤其是功能材料提出了現(xiàn)實(shí)的需求；中國產(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)大國走向強(qiáng)國的夢想，都離不開化工新材料的特殊保障作用。

三個(gè)小故事與化工新材料

先來講幾個(gè)小故事：化工新材料與里約奧運(yùn)會(huì)，碳纖維自行車助力中國姑娘實(shí)現(xiàn)自行車女子團(tuán)體金牌零突破，兩位佩戴京劇臉譜的姑娘，用的自行車是泰山集團(tuán)提供的，一輛車3．5千克，普通人一只手就能抓起來，而強(qiáng)度卻是鋼的50倍，這就是碳纖維自行車?！磅忯~皮”助力孫楊?yuàn)Z金牌，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，這就是用聚氨酯材料做的“鯊魚皮”新泳衣（由閉孔的聚氨酯泡沫制成，每個(gè)小孔之間都充了氣）。還有，就是體育場館五顏六色的聚脲涂層（固化快35秒、顏色鮮艷、無毒、耐候、成本低），以及乒乓聚酯纖維新材料?；ば虏牧吓cG20，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，具有無味、手感好、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。化工新材料與航天夢，中秋節(jié)那晚“天宮二號(hào)”的發(fā)射場面還記憶猶新，每次發(fā)射的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)涂層主要是聚四氟乙烯，是為了解決航天器的防鹽霧、防濕熱、防霉菌問題。航天員的航天服面料是高級(jí)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。

正因?yàn)榛ば虏牧闲阅軆?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、國防軍工、電子信息、高鐵大飛機(jī)等尖端領(lǐng)域配套，屬于重要戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)；同時(shí)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)國家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(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和技術(shù)封鎖始終是跨國公司占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)緊緊握在手里一把秘而不宣的鑰匙。中國石化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已連續(xù)六年列世界第二、化工已連續(xù)六年列世界第一大國，但行業(yè)結(jié)構(gòu)性過剩的矛盾十分突出，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)重過剩，化工新材料、專用化學(xué)品等高端產(chǎn)品市場短缺。傳統(tǒng)化工領(lǐng)域基礎(chǔ)化學(xué)品的產(chǎn)能過剩已成為重災(zāi)區(qū)，而化工新材料領(lǐng)域高端化學(xué)品的缺乏也嚴(yán)重制約著國民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域的發(fā)展。

化工新材料三大強(qiáng)國與中國的現(xiàn)狀

世界化工新材料總產(chǎn)量超過6000萬噸，總產(chǎn)值超過2萬億元。從產(chǎn)量和產(chǎn)值來看，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)國家的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%、產(chǎn)值大于2/3。全球化工50強(qiáng)榜單中，美國、德國、日本三大強(qiáng)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用化學(xué)品為發(fā)展重點(diǎn)。日本化學(xué)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)之路是很有借鑒意義的，日本在電子化學(xué)品領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，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。今年跟日本化工界有三次大的交流（4月初與日本經(jīng)產(chǎn)省產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)論壇、8月初與日本同友會(huì)座談、9月中中日石化高峰論壇），三菱、住友、三井等日本各大化工公司都有互動(dòng)，都講到日本化工企業(yè)未來的發(fā)展重點(diǎn)是化工新材料和專用化學(xué)品。

我國一直以來就十分重視化工新材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，自六五、七五以來一直圍繞國家重點(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、膜材料等方面的技術(shù)攻關(guān)、中試研究及工業(yè)化開發(fā)，“十一五”以來氟硅材料、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，先進(jìn)儲(chǔ)能材料、光伏材料、有機(jī)硅等產(chǎn)能居世界前列；但由于核心技術(shù)難以攻克、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)掌握不了，一些通用型品種，如板材級(jí)聚碳、普通型聚甲醛、T300碳纖維、有機(jī)硅甲基單體裝置和產(chǎn)量都不少，但光學(xué)級(jí)聚碳、精密儀器用高端聚甲醛以及工程塑料尼龍、聚苯硫醚等大部分高端產(chǎn)品始終難以產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)定供應(yīng)，目前國內(nèi)化工新材料市場的綜合自給率僅約60%，化工新材料領(lǐng)域成為我國石化行業(yè)最大的短板，也是我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、重點(diǎn)工程、甚至成為涉及國家安全的重大制約因素。高端產(chǎn)品方面我國和日本的差距很明顯，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國化工新材料的產(chǎn)量比日本多105萬噸，而產(chǎn)值卻少460多億元，差距是何其之大。

三大瓶頸和突破口

我國石化行業(yè)的煉油及大宗無機(jī)和有機(jī)化學(xué)品的規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)水平都可以說與國際水平相當(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(xiàn)為三大瓶頸：一是高端產(chǎn)品穩(wěn)定供應(yīng)難實(shí)現(xiàn)，化工新材料行業(yè)的高端產(chǎn)品自給率低，工程塑料去年消費(fèi)421萬噸，自給率只有49%，聚碳去年消費(fèi)166萬噸，73%是靠進(jìn)口；高端聚烯烴去年消費(fèi)922萬噸，進(jìn)口587萬噸，自給率只有38%；高性能纖維中的碳纖維，國內(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，市場容量約450億元，綜合自給率43%，據(jù)統(tǒng)計(jì)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3400萬平米，自給率15%；血液透析膜年用量1100萬平米，自給率18%；二是核心技術(shù)久攻不下，我國一直十分重視化工新材料行業(yè)，無論是工程塑料、高性能纖維，還是電子化學(xué)品、特種化學(xué)品，可以說幾十年以來一直組織重點(diǎn)科技攻關(guān)，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)重制約著化工新材料行業(yè)的發(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，后來又組織高校和企業(yè)開展國家級(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、成本高等問題始終沒有很好的解決。離子交換膜的研發(fā)起步就更早了，是上世紀(jì)五十年代后期開始的，一直也沒有形成工業(yè)化生產(chǎn)裝置，我國現(xiàn)在是氯堿生產(chǎn)世界第一大國，氯堿行業(yè)年需要全氟離子交換膜30-40萬平米，幾乎全部靠進(jìn)口，當(dāng)然東岳集團(tuán)已經(jīng)開發(fā)成功，但大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用尚需時(shí)日。其他的還有工程塑料尼龍、聚苯硫醚，以及異戊橡膠、光刻膠等。三是關(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。高端聚烯烴去年市場消費(fèi)922萬噸，進(jìn)口587萬噸，主要原因也是己烯、辛烯等高碳烯烴依賴進(jìn)口所致，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%。高性能纖維的PTT（聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯），也是長期受原料丙二醇供應(yīng)不足的影響。