我國化工新材料產(chǎn)業(yè)目前已初步形成一個新興的產(chǎn)業(yè)門類,成為我國化學(xué)工業(yè)體系中市場需求增長最快的領(lǐng)域之一。2019年我國化工新材料主要類別產(chǎn)量接近1900萬噸,表觀消費量接近3000萬噸,自給率約61%,較2018年提高一個百分點。
我國化工新材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)過“十三五”期間的發(fā)展,不論是產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是年均增長速度,都保持了世界領(lǐng)先地位。但總體來看,我國化工新材料產(chǎn)品仍處于產(chǎn)業(yè)價值鏈的中低端水平,中高端產(chǎn)品比例相對較低,現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)含量、附加值低,與發(fā)達(dá)國家相比差距較大。受技術(shù)水平的制約,國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量和價格與國外相比存在較大差異。同時,部分化工新材料雖然迅猛發(fā)展,但也開始出現(xiàn)部分品種及原料結(jié)構(gòu)性過剩問題。從細(xì)分領(lǐng)域來看,自給率較低的是高端聚烯烴、工程塑料、高性能纖維;聚氨酯材料及其關(guān)鍵原料已基本實現(xiàn)自給;氟硅樹脂、熱塑性彈性體、功能性膜材料的自給率較高,但存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性短缺。石墨烯等前沿新材料尚處于發(fā)展導(dǎo)入期,無論是生產(chǎn)還是應(yīng)用量均較小。
一是高端聚烯烴。按消費量計,高端聚烯烴占化工新材料消費量的40%,也是自給率水平最低的化工新材料之一。高端聚烯烴的發(fā)展重點之一是要進(jìn)一步提升高端聚烯烴的供應(yīng)能力。一是改進(jìn)催化劑體系,如采用茂金屬催化劑體系可獲得比傳統(tǒng)齊格勒-納塔催化劑體系下性能更優(yōu)的聚乙烯和聚丙烯產(chǎn)品;二是改變共聚單體,如采用高碳α烯烴共聚的聚乙烯產(chǎn)品,添加乙烯、丁烯作為共聚單體的三元無規(guī)共聚聚丙烯和添加乙烯形成較高含量乙丙橡膠相的抗沖共聚聚丙烯等;三是通過工藝設(shè)備和操作參數(shù)調(diào)整形成的特殊分子結(jié)構(gòu)和應(yīng)用性能產(chǎn)品,如雙峰、多峰牌號,高熔指牌號,低嗅味牌號等;四是加強(qiáng)特種聚烯烴產(chǎn)品研發(fā),展開產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān),早日實現(xiàn)穩(wěn)定、高質(zhì)量的工業(yè)化生產(chǎn)。
日前,儀征化纖生物可降解塑料新品PBSA成功實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),助力工程塑料綠色發(fā)展。劉玉福 攝
高端聚烯烴的發(fā)展重點之二為提升聚烯烴牌號開發(fā)和市場響應(yīng)能力。一是加強(qiáng)基礎(chǔ)研發(fā)能力;二是轉(zhuǎn)變產(chǎn)品思維,從過去單純的賣產(chǎn)品向賣服務(wù)、提供解決方案轉(zhuǎn)變;三是要轉(zhuǎn)變參與模式,從獨立、封閉的生產(chǎn)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)向與下游用戶高度結(jié)合、開展定制化開發(fā)。
二是工程塑料。根據(jù)工程塑料市場需求及技術(shù)開發(fā)進(jìn)展,未來重點發(fā)展市場需求大或市場緊缺、具備技術(shù)條件的工程塑料及關(guān)鍵原料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化或?qū)嵤┘夹g(shù)升級,大幅提升工程塑料的自給率。
1.提升大宗工程塑料的生產(chǎn)水平。對現(xiàn)有聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯等裝置進(jìn)行工藝技術(shù)改進(jìn),提高通用產(chǎn)品的質(zhì)量,同時加快新產(chǎn)品開發(fā)和材料改性研究,增加高端、功能性產(chǎn)品的生產(chǎn)比例。要防范低水平擴(kuò)能聚碳酸酯,重視產(chǎn)品改性和新興市場開發(fā)。
2.提升聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮、特種尼龍等已產(chǎn)業(yè)化特種工程塑料的生產(chǎn)規(guī)模;促進(jìn)一批國內(nèi)尚屬空白的特種工程塑料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,如聚芳醚醚腈、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-1,4-環(huán)己烷二甲酯、特種尼龍、生物基尼龍。
3.消除關(guān)鍵配套原料供應(yīng)瓶頸。加快1,4-環(huán)己烷二甲酯等單體技術(shù)開發(fā)并實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),促進(jìn)特種共聚酯發(fā)展;推進(jìn)己二腈技術(shù)國產(chǎn)化,促進(jìn)聚酰胺(尼龍66)工程塑料發(fā)展。擴(kuò)大戊二胺、1,3-丙二醇等生物基材料的關(guān)鍵配套原料,并降低成本,促進(jìn)生物基材料降成本,提升競爭力。加強(qiáng)工程塑料產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同發(fā)展,鼓勵上下游企業(yè)及科研單位針對產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展瓶頸開展合作。
4.加強(qiáng)塑料改性、塑料合金技術(shù)開發(fā)。提高工程塑料對細(xì)分市場的適用性和產(chǎn)品性價比。特別是應(yīng)對汽車輕量化、軌道交通、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域的性能要求,加強(qiáng)改性塑料和塑料合金的開發(fā)。集中力量開展填充表面處理問題、廢舊復(fù)合塑料的再生利用問題等共性、關(guān)鍵問題的研究。
三是高性能聚氨酯。大力發(fā)展脂肪族二異氰酸酯等特種異氰酸酯的生產(chǎn),實現(xiàn)異氰酸酯產(chǎn)品升級;聚醚多元醇的原料環(huán)氧丙烷淘汰環(huán)境污染嚴(yán)重的氯醇法;發(fā)展水性或無溶劑型產(chǎn)品,逐步替代溶劑型聚氨酯產(chǎn)品;進(jìn)一步發(fā)展差別化、精細(xì)化、功能化和高性能化聚氨酯各類產(chǎn)品,進(jìn)一步提高聚氨酯產(chǎn)品應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域等。
四是氟硅樹脂。我國通用級氟樹脂、硅樹脂和硅油已實現(xiàn)自給,但高性能氟樹脂、硅樹脂和硅油及配套特種單體大量依賴進(jìn)口。未來在國內(nèi)已有小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)或中試裝置基礎(chǔ)上,需要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模并提高產(chǎn)品質(zhì)量,應(yīng)重點發(fā)展可熔性聚四氟乙烯、超高分子量聚四氟乙烯、膜級聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、甲基苯基硅樹脂、苯基硅油等,大力提升國內(nèi)產(chǎn)能規(guī)模和裝置開工率,提高生產(chǎn)工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,爭取產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和關(guān)鍵參數(shù)接近或達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品水平。部分產(chǎn)品在5G基建、航空航天、高端裝備等領(lǐng)域的需求不斷增加,國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)尚處于空白,如超高分子量聚四氟乙烯、高速擠出級聚全氟乙丙烯樹脂,應(yīng)集中力量開展系統(tǒng)攻關(guān),形成一批創(chuàng)新成果與典型應(yīng)用,搶占未來氟硅樹脂產(chǎn)業(yè)競爭制高點。
五是生物可降解材料。提高生物降解塑料的產(chǎn)品性能,降低生產(chǎn)成本,擴(kuò)大應(yīng)用推廣。擴(kuò)大聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚酯、聚己內(nèi)酯等品種的生產(chǎn)規(guī)模,提升二氧化碳可降解塑料的產(chǎn)品性能和改性開發(fā),加快新型生物基降解塑料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。加快生物法丁二酸、生物法1,4-丁二醇、呋喃二甲酸等原料的技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)。
國內(nèi)高性能合成橡膠發(fā)展的實施路徑:一是重視對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和創(chuàng)新,支持核心技術(shù)開發(fā),提高研究開發(fā)的速度和工業(yè)化的步伐;二是加大研發(fā)力度,研發(fā)實用新產(chǎn)品、新工藝和新設(shè)備,加快技改進(jìn)程,推廣節(jié)能先進(jìn)工藝和新流程,優(yōu)化資源配置,能量得到綜合利用;三是提高生產(chǎn)裝置的處理能力,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),擴(kuò)大核心技術(shù)和產(chǎn)品的市場占有率。
政府和行業(yè)協(xié)會主管部門應(yīng)加大對核心技術(shù)開發(fā)的支持力度,完善創(chuàng)新平臺,重視核心技術(shù)開發(fā)和對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和創(chuàng)新,重視環(huán)保安全,推廣節(jié)能先進(jìn)工藝和新流程,實現(xiàn)節(jié)能減排,降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)原料多元化、裝置多功能化、環(huán)境友好化、產(chǎn)品差異化、上下游一體化、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)健康的發(fā)展。
碳纖維是國內(nèi)高性能纖維材料發(fā)展的重點品種。聚丙烯腈(PAN)基碳纖維原絲及碳絲生產(chǎn)方面,國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過多年摸索和持續(xù)不懈的努力,已經(jīng)實現(xiàn)了濕法和干噴濕法工藝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,必須加強(qiáng)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)與復(fù)合材料制造、下游應(yīng)用領(lǐng)域之間的聯(lián)系,建立生產(chǎn)到應(yīng)用一體化的技術(shù)攻關(guān)平臺,探索國內(nèi)碳纖維-復(fù)合材料一體化發(fā)展的模式,才能有效提升國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)應(yīng)用水平。應(yīng)加強(qiáng)瀝青基碳纖維和高強(qiáng)高模碳纖維及其復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化研究,實現(xiàn)其規(guī)模化穩(wěn)定生產(chǎn)。
芳綸材料中,間位芳綸發(fā)展的重點是在現(xiàn)有有效產(chǎn)能基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品性能提升和應(yīng)用研發(fā);對位芳綸還需要進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能,提升產(chǎn)品自給率;芳綸Ⅲ材料需要加大研發(fā)力度,實現(xiàn)高質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)。鼓勵現(xiàn)有優(yōu)勢企業(yè)進(jìn)一步提升產(chǎn)能、改進(jìn)技術(shù),進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品性能、發(fā)展系列化的產(chǎn)品,并加強(qiáng)生產(chǎn)企業(yè)與復(fù)合材料制造企業(yè)的聯(lián)系。
鼓勵超高分子量聚乙烯樹脂生產(chǎn)企業(yè)與纖維生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用研發(fā),促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力提升,為終端用戶提供適用性更強(qiáng)的產(chǎn)品。
進(jìn)一步拓展防護(hù)用纖維的種類。包括突破現(xiàn)有聚酰亞胺纖維在防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,通過引入不同的聚合單體,提升其產(chǎn)品性能。擴(kuò)大聚芳噁二唑(POD)纖維的生產(chǎn)規(guī)模,提升一體化建設(shè)水平。注重高性能纖維在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用,特別在材料設(shè)計方面充分考慮各種纖維的特點,在需求側(cè)應(yīng)用創(chuàng)新的基礎(chǔ)上同步實現(xiàn)供給側(cè)技術(shù)創(chuàng)新。
基于國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的差距,功能性膜材料產(chǎn)品的發(fā)展重點主要為技術(shù)空白、技術(shù)實力薄弱和進(jìn)口依賴度高的品種,包括:水處理膜領(lǐng)域中的反滲透膜、納濾膜、超濾膜等高性能水處理膜;特種分離膜領(lǐng)域中的滲透汽化膜、氣體分離膜;離子交換膜領(lǐng)域中的高性能、低成本電解用離子交換膜和高性能、長壽命、低成本燃料電池質(zhì)子膜;光學(xué)膜中的偏振片用薄膜(PVA膜、TAC膜、COP膜等)、背光模組用膜(擴(kuò)散膜、增亮膜、反射膜等)、聚酰亞胺柔性膜;新型光伏材料用膜;軌道交通用耐電暈聚酰亞胺薄膜、高性能PVB中間膜等。醫(yī)用血液透析膜、人工膜肺的肺膜等。
面向國家信息產(chǎn)業(yè)和智能制造領(lǐng)域發(fā)展的需求,新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨重要的機(jī)遇期,電子化學(xué)品行業(yè)也迎來更為廣闊的發(fā)展空間。未來重點發(fā)展為集成電路、平板顯示器、新能源電池、印制電路板四個領(lǐng)域配套的電子化學(xué)品;加快品種更替和質(zhì)量升級,滿足電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求。未來,重點優(yōu)化升級超高純化學(xué)試劑、電子特種氣體、先進(jìn)封裝材料、CMP拋光材料等國內(nèi)已有一定生產(chǎn)基礎(chǔ)的產(chǎn)品;填補(bǔ)光刻膠及關(guān)鍵原材料、液晶混晶、5G用關(guān)鍵材料等一批供應(yīng)缺口較大的產(chǎn)品;布局一批前沿產(chǎn)品,如動力電池回收用高效萃取劑、高性能OLED顯示材料、無鎘量子點發(fā)光顯示材料等。
對于國內(nèi)已經(jīng)具有一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)品,進(jìn)一步加大研發(fā)投入力度,重點在產(chǎn)品的性能和系列化水平、純度等級、批次質(zhì)量穩(wěn)定性等方面進(jìn)行提升,提高國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的競爭實力,滿足電子信息行業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代需求。對于國內(nèi)尚處于空白或缺口較大的產(chǎn)品,加大相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)力度和高端人才的引進(jìn)力度,支持企業(yè)與高等院校、科研院所形成有效產(chǎn)學(xué)研合作聯(lián)盟,發(fā)揮高校等科研機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)研究條件和人才優(yōu)勢,突破關(guān)鍵材料的原料、技術(shù)、專利壟斷,實現(xiàn)自主創(chuàng)新和原始創(chuàng)新能力的提升,加快國產(chǎn)化進(jìn)程。此外,對于制約行業(yè)發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù),建立國家級電子化學(xué)品研究開發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)化集中攻關(guān),加快實現(xiàn)工業(yè)化突破。
建立電子化學(xué)品上下游產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,引導(dǎo)和鼓勵整體產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展,充分發(fā)揮國內(nèi)集成電路、新型顯示、PCB、新能源電池、5G等下游產(chǎn)業(yè)的規(guī)模優(yōu)勢,制定措施鼓勵下游客戶評估和應(yīng)用國產(chǎn)產(chǎn)品,從而帶動上游電子化學(xué)品的推廣應(yīng)用。
無機(jī)新材料面向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要,重點發(fā)展無機(jī)納米材料、無機(jī)晶須材料、光催化材料、石墨烯材料、半導(dǎo)體晶圓材料、無機(jī)纖維材料等。應(yīng)根據(jù)市場需要加強(qiáng)無機(jī)化工產(chǎn)品應(yīng)用性能的研究,開發(fā)產(chǎn)品的新用途,生產(chǎn)系列化、多規(guī)格、多性能的產(chǎn)品。如開發(fā)高純、超細(xì)、表面改性等產(chǎn)品,提升產(chǎn)品性能。
關(guān)注“新基建”帶來的市場機(jī)會,發(fā)展5G技術(shù)所需相關(guān)材料,如鈦、鋯材料等。推動與相關(guān)產(chǎn)業(yè)合作,促進(jìn)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的緊密結(jié)合,提高國內(nèi)產(chǎn)品自給率。
開發(fā)低成本打印材料、開發(fā)多樣性打印材料是3D打印成型材料未來主要發(fā)展趨勢。不同的3D打印技術(shù)對材料有其特殊要求,對于有機(jī)高分子材料,一般是對材料進(jìn)行流動性改性、增強(qiáng)改性、快速凝固改性、功能化改性等技術(shù)開發(fā)。未來進(jìn)行改性技術(shù)研究的材料主要聚焦在工程塑料、生物降解塑料、熱固性塑料、光敏樹脂和預(yù)聚體樹脂、高分子凝膠、碳纖維及復(fù)合材料等幾大類。
提升供需結(jié)構(gòu)性矛盾較為突出的產(chǎn)品的工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,爭取產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和關(guān)鍵參數(shù)接近或達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品水平,如高性能硅酮密封膠、高性能聚氨酯膠粘劑、聚α-烯烴合成油、醫(yī)用超高分子量聚乙烯纖維、醫(yī)用級聚砜、醫(yī)用級聚乳酸等。
根據(jù)醫(yī)用化學(xué)品及材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短的特性,加大科研投入,建立產(chǎn)學(xué)研用深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系,推動國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)尚處于空白(或僅能小批量生產(chǎn))的產(chǎn)品加快實現(xiàn)工業(yè)化突破,打破國外企業(yè)的壟斷。
我國化工新材料產(chǎn)業(yè)面臨做大做強(qiáng)的難得機(jī)遇。一方面,新型城鎮(zhèn)化和消費升級將拉動需求持續(xù)增長。另一方面,中國制造業(yè)升級戰(zhàn)略提供了巨大市場需求,主要集中在汽車、高鐵、航空航天等高端裝備用化學(xué)品,醫(yī)藥、生物、農(nóng)業(yè)等生命科學(xué)用化學(xué)品,建筑節(jié)能、大氣治理、污水處理等節(jié)能環(huán)保用化學(xué)品,以及電子化學(xué)品、新能源用化學(xué)品等。
然而,國內(nèi)化工新材料產(chǎn)品仍處于產(chǎn)業(yè)價值鏈的中低端。中高端產(chǎn)品比例較低,現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)含量低、附加值低,急需提升產(chǎn)品質(zhì)量,提升產(chǎn)業(yè)競爭力。同時,部分化工新材料雖然迅猛發(fā)展,但也開始出現(xiàn)部分品種及原料結(jié)構(gòu)性過剩問題。
我國已成為世界第一原材料工業(yè)大國,但化工新材料卻成為先進(jìn)制造業(yè)的供應(yīng)短板,也不能很好支撐我國門類齊全的工業(yè)體系?;ば虏牧项I(lǐng)域長期存在的基礎(chǔ)研究不夠、企業(yè)融通不夠、產(chǎn)用結(jié)合不夠、要素聯(lián)動不夠等問題,使得化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對滯后。部分化工新材料發(fā)展滯后已嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全。
近幾年,化工新材料得到越來越多行業(yè)內(nèi)企業(yè)的關(guān)注,部分方向已取得長足的進(jìn)步甚至在國際市場占據(jù)重要的地位。“十四五”期間,化工新材料行業(yè)將成為石化化工行業(yè)子領(lǐng)域中耀眼的明星,持續(xù)快速發(fā)展。