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化工新材料是第四次工業(yè)革命的基礎，我國如何實現(xiàn)快速發(fā)展？

文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2023-03-31 15:54:41

新材料是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能或特殊功能的材料，或是傳統(tǒng)材料改進后性能明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料。

新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性、基礎性產(chǎn)業(yè)，是第四次工業(yè)革命的基礎，也是高技術競爭的關鍵領域，已經(jīng)成為國家競爭力的重要體現(xiàn)。

化工新材料是化學工業(yè)中最具發(fā)展活力和發(fā)展?jié)摿Φ男骂I域，是國民經(jīng)濟建設所需的關鍵材料。其產(chǎn)業(yè)鏈上游為石油煉化及中間體，包括乙烯、丙烯、對二甲苯、己內(nèi)酰胺等各類原料和中間體煉化生產(chǎn)；產(chǎn)業(yè)鏈中游為化工新材料制造，以高性能合成樹脂、橡膠材料、特種合成纖維、功能纖維材料、生物化工材料五大類為主，包括工程塑料、分離膜材料、導電高分子、仿生高分子材料等生產(chǎn)制造；產(chǎn)業(yè)鏈下游為應用領域，集中在于交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、電子信息、國防軍工、航空航天、新能源等諸多領域。

新材料產(chǎn)業(yè)的五大材料

工程塑料

工程塑料種類繁多且應用廣泛，其優(yōu)異的性能常被用來代替金屬材料。塑料按照分子結(jié)構(gòu)和熱性能差異可分為通用塑料、工程塑料和高性能塑料，通用塑料包含PE、PP、PVC、PS和ABS等品種；工程塑料包括聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPO）和聚酯（PET/PBT）等；高性能塑料包括聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚砜（PSU）和聚酰亞胺（PI）等。

目前國內(nèi)工程塑料領域存在部分通用工程塑料自主核心技術較弱、原材料技術瓶頸受限，以及特種工程塑料、高性能工程塑料技術空白或規(guī)模化生產(chǎn)能力不足等問題。未來隨著工程塑料市場下游專用精細化產(chǎn)品需求旺盛，高性能產(chǎn)品國產(chǎn)化進程加速，以聚苯醚（PPE/PPO）輕量化工程塑料、聚苯硫醚（PPS）特種工程塑料等為代表，國產(chǎn)化水平低且應用領域廣泛的產(chǎn)品，將成為行業(yè)突破重點。

工程塑料廣泛應用于電子、汽車、建筑、辦公設備、機械、航空航天等行業(yè)。以塑代鋼代木已成為國際趨勢。工程塑料已成為當今世界塑料工業(yè)發(fā)展最快的領域。它的發(fā)展不僅支撐了民族支柱產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代高新技術產(chǎn)業(yè)，而且促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

在我們生活和學習的環(huán)境中，工程塑料也已經(jīng)被廣泛應用于微電腦、錄像機、空調(diào)器、照相機等高檔商品上。

聚烯烴彈性體

聚烯烴彈性體（POE）指α-烯烴含量大于20%的乙烯和長鏈α-烯烴無規(guī)共聚物，POE的特殊結(jié)構(gòu)賦予其良好的彈性、熱塑性和透明性等特點，可作為輕量化抗沖擊改性材料、耐用電纜材料、光伏電池長壽命封裝材料等。

POE有著極低的結(jié)晶度，密度很低，分子量分布窄，玻璃催化溫度低等特征。這些特征使得其對無機填充物有著良好的包容性，并具有良好的回彈性和柔韌性等，且其硬度很低，在改性塑料領域有著廣泛的應用。

由于彈性體具有優(yōu)異的聚烯烴相容性，因此常作為TPO的增韌改性劑，可生產(chǎn)各類柔韌制品，當然彈性體也可以直接生產(chǎn)柔韌制品；聚烯烴可用于吹塑或旋轉(zhuǎn)模塑的部件、玩具、機械和電氣保護電子設備中的連接熱縮管；聚烯烴片材或泡沫塑料可用于多種包裝應用中，有時可與食品直接接觸。

聚烯烴彈性體POE在模制的柔性泡沫技術中用作主要成分，例如在制造鞋類，座墊，扶手，水療枕頭等中。使用氫化聚α-烯烴（PAO）作為雷達冷卻劑；聚烯烴廢料可以轉(zhuǎn)化為許多不同的產(chǎn)品，包括聚合物，石腦油，清潔燃料或單體。

碳纖維材料

碳纖維由聚丙烯腈（PAN）或瀝青、粘膠、酚醛基等有機纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)無機纖維，目前全球90%以上碳纖維由聚丙烯請（PAN）制造。碳纖維具有優(yōu)異的力學性能和化學穩(wěn)定性，具備密度低、高強度和高模量等優(yōu)勢。

碳纖維最主要的應用形式是作為樹脂材料的增強體，所形成的碳纖維增強樹脂（CFRP）具有優(yōu)異的綜合性能，其在導彈、空間平臺和運載火箭，航空器，先進艦船，軌道交通車輛，電動汽車，卡車，風電葉片，燃料電池，電力電纜，壓力容器，鈾濃縮超高速離心機，特種管筒，公共基礎設施，醫(yī)療和工業(yè)設備，體育休閑產(chǎn)品，以及時尚生活用具等十六個領域，有著實際和潛在的應用。

航空領域：用于航天飛行器能有效降低運載火箭的燃料消耗；汽車領域：碳纖維材料能用于代替汽車中的鋼材，減輕汽車整體重量；風力發(fā)電領域：使用碳纖維材料制作能降低重量，提升風力發(fā)電強度。

醫(yī)療領域：碳纖維材料透光性較好，在射線相關的醫(yī)療設備中有較多應用。體育用品：我們?nèi)粘Ｉ钪械尼烎~竿、高爾夫球桿、自行車、球拍、滑雪桿等都采用的是碳纖維，這種纖維能夠更好的保障物品的使用度；生活領域：我們在日常生活中，有時候也用碳纖維制作各種各樣的用品，這些纖維能夠更好的保障物體的使用時間的長久性。

超高分子量聚乙烯纖維

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維由分子量在100萬以上的聚乙烯樹脂紡出，斷裂伸長率高于碳纖維和芳綸，柔韌性好，在高應變率和低溫下力學性能仍良好，是理想的防彈、防刺安全防護材料，也是繼碳纖維和芳綸纖維之后的第三代高性能纖維，目前工業(yè)化纖維中強度和防彈性能最高的纖維。

該纖維已經(jīng)廣泛應用于武器研發(fā)、航空航天、航海、電子、兵器、造船、建材、體育、醫(yī)療等諸多領域，國際市場每噸價格高達3萬美元以上。因此高性能纖維的發(fā)展是一個國家綜合實力的體現(xiàn)，也是建設現(xiàn)代化強國的重要物資基礎。上世紀90年代以后，生產(chǎn)該類纖維的美國、日本、荷蘭等國明確規(guī)定，對社會主義國家實行技術封鎖和軍備產(chǎn)品統(tǒng)籌禁運。中國在突破關鍵技術后，近幾年在該領域發(fā)展迅猛。

在國防軍需裝備方面，由于該纖維的耐沖擊性能好，比能量吸收大，在軍事上可以制成防護衣料、頭盔、防彈材料，如直升飛機、坦克和艦船的裝甲防護板、雷達的防護外殼罩、導彈罩、防彈衣、防刺衣、盾牌、降落傘等，其中以防彈衣的應用最為引人注目。

在工業(yè)應用中，該纖維及其復合材料可用作耐壓容器、傳送帶、過濾材料、汽車緩沖板等；建筑方面可以用作墻體、隔板結(jié)構(gòu)等，用它作增強水泥復合材料可以改善水泥的韌度，提高其抗沖擊性能。由于UHMWPE具有優(yōu)良的耐磨性、耐沖擊性，它在機械制造行業(yè)中得到廣泛應用，可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯(lián)軸節(jié)、螺釘?shù)葯C械零部件。

半導體材料及半導體光刻膠

按照品種分類，半導體材料中硅晶圓、掩模版、電子氣體、光刻膠及配套試劑占據(jù)主流市場86%份額，隨著IC產(chǎn)業(yè)鏈自主可控重要性凸顯，材料領域迎來發(fā)展機遇，半導體材料作為IC制造的重要部分，有望迎來行業(yè)規(guī)模和自給率提升的雙重受益。

半導體主要應用在集成電路、消費電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應用、大功率電源轉(zhuǎn)換等應用領域。半導體是一種在常溫下它的導電性能介于導體和絕緣體之間的一種材料，在科技和經(jīng)濟發(fā)展中，半導體都是非常重要的存在。

我國光刻膠行業(yè)起步較晚，生產(chǎn)能力主要集中在PCB光刻膠、TN/STN-LCD光刻膠等中低端產(chǎn)品，其中PCB光刻膠占比達94%。先進制程半導體光刻膠方面，g/i線膠自給率約10%，KrF膠自給率不足5%，ArF膠基本依靠進口，而EUV膠還仍處研發(fā)階段。而隨著半導體產(chǎn)業(yè)鏈配套需求的提升，國內(nèi)一批優(yōu)秀的龍頭公司正積極突破，EUV膠方面，北京科華已通過02專項驗收；ArF膠方面，上海新陽、徐州博康正處于客戶測試階段，南大光電已獲部分客戶認證。

光刻膠領域里，光刻膠的制造環(huán)節(jié)處于中游，上游主要依托基礎化工原料，生產(chǎn)樹脂、光引發(fā)劑、溶劑、單體等電子化學品；中游包括PCB光刻膠、面板光刻膠和半導體光刻膠的制備；下游為印刷電路板、顯示面板和電子芯片，廣泛應用于消費電子、航空航天、軍工等領域。

我國化工新材料產(chǎn)業(yè)如何快速發(fā)展？

近幾年，我國化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模及綜合自給率得以顯著提升，但我國在高端產(chǎn)品領域關鍵核心技術仍亟需取得突破。經(jīng)過多年科技攻關，我國在高端合成樹脂、橡膠、纖維以及膜材料等領域自給率較高，但在關鍵單體、中間體及精細化工產(chǎn)品領域自給率仍需提高。此外，我國在化工新材料的科技水平和產(chǎn)業(yè)化與應用程度上還存在著許多短板和不足，制約了我國化工新材料產(chǎn)業(yè)的技術創(chuàng)新與高質(zhì)量發(fā)展。對此，王百森建議從資金、平臺建設、投資引導和市場生態(tài)建設等四個方面助力我國化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

一是加強化工新材料創(chuàng)新領域的資金統(tǒng)籌規(guī)劃。整合企業(yè)、科研機構(gòu)的科技經(jīng)費，各級各類政府資金、創(chuàng)業(yè)投資和政府出資產(chǎn)業(yè)投資基金等，創(chuàng)新政府資金支持方式，建立社會化工新材料產(chǎn)業(yè)融資服務平臺，加大對戰(zhàn)略性化工新材料的研發(fā)、生產(chǎn)以及示范應用項目的支持力度，集中力量突破關鍵技術，提升化工材料產(chǎn)業(yè)共性技術創(chuàng)新能力。

二是加強化工新材料創(chuàng)新領域的平臺和聯(lián)盟建設。依托各央企主業(yè)優(yōu)勢，以企業(yè)為主體、市場為導向，引領、帶動石化行業(yè)各企業(yè)、科研院所及高校參與國家級創(chuàng)新平臺和聯(lián)盟的組建。通過建設數(shù)據(jù)資源共享平臺等方式，實現(xiàn)“產(chǎn)學研用”深度融合，提升新材料技術及產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量及效率，推動化工新材料關鍵技術成果轉(zhuǎn)化。

三是加強化工新材料創(chuàng)新領域的投資引導。避免熱門新材料領域產(chǎn)能集中建設，造成低端投資過剩，高端投資不足。加大培育新材料細分領域“隱形冠軍”，在細分領域、小批量多品種領域形成投資蓄水池。

四是加強化工新材料創(chuàng)新領域的市場建設。加強各項市場政策的運用，降低化工新材料市場準入門檻。同時為企業(yè)創(chuàng)造公平、透明的化工新材料市場競爭環(huán)境，進一步完善化工新材料各項產(chǎn)品進出口關稅、退稅及各類貿(mào)易政策，優(yōu)化化工新材料進出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

另外，戴和根指出要加快化工新材料核心技術攻關。

中國是化學工業(yè)大國，化學工業(yè)產(chǎn)值連續(xù)12年排名世界第一，占全球化學工業(yè)銷售額的40%以上，銷售總量超過美國、歐洲和日本的總和。

戴和根表示，與發(fā)達國家和地區(qū)相比，我國化工新材料在供應保障能力上差距明顯。例如，2021年，雖然，國內(nèi)化工新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到9616億元，市場總消費規(guī)模約為1.2萬億元，但化工新材料進口額約500億美元，占化工產(chǎn)品總進口額的15%，自給率為74%。個別產(chǎn)品供給嚴重不足，例如液晶材料自給率只有9%，光刻膠、辛烯及乙烯辛烯彈性體自給率不足5%，超高壓高凈電纜專用料等產(chǎn)品還存在技術空白。

化工新材料的發(fā)展和技術水平直接關系到高端制造領域、新一代信息技術、新能源與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、航空航天等領域的水平和競爭力，甚至直接推動并影響著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的速度與進程。發(fā)展高附加值的化工新材料和高端化學品是我國從“石化大國”向“石化強國”邁進，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

在戴和根看來，國內(nèi)化工新材料應用技術研究起步晚，相關企業(yè)實力較國際水平仍有較大差距，化工新材料供應能力仍有短板，部分材料不掌握核心技術且國外嚴格限制技術轉(zhuǎn)移，部分材料只能生產(chǎn)中低端牌號或質(zhì)量無法滿足要求，個別材料合成工藝成熟，但上游原料無法生產(chǎn)，新產(chǎn)品的認證門檻高、周期長，制造業(yè)企業(yè)替換進口材料的意愿不強。對此，戴和根建議，組織生產(chǎn)企業(yè)、應用企業(yè)、科研單位進行系統(tǒng)攻關，在各細分領域建立創(chuàng)新聯(lián)合體和攻關平臺，特別要發(fā)揮國有企業(yè)的資源、技術、人才優(yōu)勢，在相關領域建立原創(chuàng)技術策源地和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長。與此同時，支持國產(chǎn)新材料的首批次應用、市場推廣，鼓勵和引導下游企業(yè)使用國產(chǎn)材料。

加快全球化、全鏈條產(chǎn)業(yè)布局也非常關鍵。戴和根建議，整合各國能源資源優(yōu)勢、技術優(yōu)勢、人力資源優(yōu)勢和市場優(yōu)勢，與國際供應商和客戶加強合作，積極投資于新興市場，強化國際品牌和海外營銷網(wǎng)絡建設，建立覆蓋上游能源產(chǎn)品、大宗石化產(chǎn)品、高附加值化工新材料和精細化學品的全產(chǎn)業(yè)鏈，推動國內(nèi)化工石化產(chǎn)品尤其是化工新材料產(chǎn)品揚帆出海。

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