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我国高性能高分子材料的发展现状时间:2025-01-08 目前,我国在高性能高分子材料方面已建立起比较完备的化工原料-合成-加工改性-制品应用上下游产业体系,自主开发的聚芳醚、聚酰亚胺、芳纶、氟橡胶等成功应用于航空航天、轨道交通、电子电器、生物医疗等领域,生物基高分子等部分领域与国际处于同一发展水平。 (一)高性能树脂及工程塑料 我国高性能树脂的研发始于20世纪70年代,80年代进行了深入研究和开发,90年代发展较快,取得了突破性进展。目前,我国实现了部分高性能树脂材料由跟跑到并跑并逐步走向领跑的目标,但在高端产品稳定性、系列化和成本等方面依然落后于国际先进水平,尤其在航空航天、新型显示、集成电路、5G通信、人工智能、新能源等领域的产业布局欠缺,相关技术成果转化动力不足。目前,我国的电子级聚酰亚胺薄膜、集成电路封装基板板材均全部依赖进口。 以聚芳醚为例,相关产业已初具规模,部分工业级品种已占据国内近50%的市场份额。1988年,吉林大学在国内率先完成了PEEK(聚醚醚酮)的实验室小试和扩试,2002 年实现了工业化生产,其后,吉林省中研高分子材料股份有限公司、长春吉大特塑工程研究有限公司、浙江鹏孚隆科技股份有限公司和金发科技股份有限公司等也相继实现了规模化生产。近年来,中国科学院长春应用化学研究所首创性地合成了含酚酞结构的可溶性聚芳醚砜(PEESc)和聚芳醚酮(PEEKc),解决了溶解难的问题,但耐热性及化学稳定性有所降低,目前只有小规模的生产。 山东凯盛新材料股份有限公司通过自主研发,已实现PEKK产品的工业化生产。大连理工大学开发的含二氮杂萘酮联苯结构的系列高性能树脂具有耐高温、可溶解等优势,解决了传统高性能树脂不能兼具耐高温、可溶解的技术难题,综合性能优异,是目前耐热等级最高的可溶性聚芳醚新品种,目前正由大连醚太新材料有限公司进行产业化。总体上,我国聚芳醚领域仍存在产业化进程缓慢、市场开拓能力差、产品品种牌号少等问题。 (二)有机纤维 从总体情况看,目前我国芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维产业已具备一定规模,建立了多个国家及地方研发与技术平台。但由于质量稳定性差、成本高,高性能品种产能均远远无法满足国家整体需求,亟须自立自强。PBO(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维抗老化、低成本技术亟须突破和攻关;PIPD纤维,即聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)纤维,又称M5纤维,则亟须加强前瞻部署。 在芳纶纤维方面,目前我国已孵化出多家纤维制造企业,代表企业为泰和新材料集团股份有限公司,该公司在2004年实现了间位芳纶的产业化生产。其他生产商还包括中蓝晨光化工研究设计院有限公司、中化国际(控股)股份有限公司、中国石化仪征化纤有限责任公司和中芳特纤股份有限公司等。总体上,国内企业产能相对较小,其中以泰和新材料集团股份有限公司和中化国际(控股)股份有限公司为主,是国内目前仅有的两家产能超过5000吨/年的企业。 近年来,关于微反应器在聚合物制备中的应用研究成为热点,在调控产物分子量、分子量分布和组成及优化反应条件等方面展现出巨大潜力。目前,微通道反应器也逐渐开始在芳纶生产中得到应用和推广。未来,芳纶纤维的生产将更加趋于环保、节能、安全、高效。 (三)生物基树脂及可降解材料 我国生物基树脂及可降解材料的品类与产业体系健全,总体生产能力基本能满足国内需求。PLA(聚乳酸)、PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)、PCL(聚己内酯)等树脂产能高、产品竞争力强,但如丙交酯等关键单体的制备技术与设备仍依赖进口,亟须突破;生物医用可降解材料技术业已成熟,但产业链尚未完全自立;工业堆肥降解与循环回收等末端处理产业发展较为滞后;国内PGA(聚乙醇酸)、PPC(聚丙烯碳酸酯)、PPDO(聚对二氧环己酮)、PEF(聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)等新型品种的产业化已处于领先地位,非粮生物基技术已展现良好发展势头,均可进行前瞻部署、自强发展。 在聚乳酸及其制品方面,目前我国已占据国内大部分市场份额且产能增长较快。国内的PLA生产企业以金发科技股份有限公司、上海同杰良生物材料有限公司、浙江海正生物材料股份有限公司、浙江友诚新材料有限公司、安徽丰原集团有限公司等为代表。 在技术研发方面,目前国内许多企业正在大力研发丙交酯生产技术,试图攻破聚乳酸产业技术壁垒,打通“乳酸-丙交酯-聚乳酸”全产业链,增强成本优势。面向未来,PLA的化学回收正处于技术探索阶段,目前国内深圳光华伟业股份有限公司、安徽丰原生物技术股份有限公司、四川大学、青岛科技大学等企业和高校均在攻克相关技术。 (四)特种橡胶及弹性体 目前我国通用特种橡胶已实现产业化,产业规模国际领先,性能与国际相当。但也存在产品同质化严重等问题,中高端牌号供给不足,很多特种高性能产品长期依赖进口;在产品质量、工艺创新和环境友好等方面仍与国外存在差距,需重点发展,补齐短板。 近年来,随着国内汽车、机械类产品的高速发展所产生的需求,国内氟橡胶的市场容量比之前增长了10倍以上。目前,国内普通氟橡胶生产企业包括中昊晨光化工研究院有限公司、巨化集团有限公司、东岳氟硅科技集团有限公司等。随着技术升级和新兴行业发展,国内外技术差距缩小,国内纷纷扩大产能。目前,我国已实现通用氟橡胶的稳定供应,产业规模国际领先,性能与国际相当;已完成羧基亚硝基氟橡胶国产化研制和应用,开发系列牌号,材料性能达到国际先进水平。 经过多年发展,我国基本形成了从单体、生胶聚合、胶料配方到工艺、密封应用的全链条氟橡胶研制体系,大幅缩小了与国外的差距,目前仍存在的问题及未来发展方向主要是:耐低温型氟醚橡胶单体低成本制造技术、氟醚生胶固液分离和洗涤技术、生胶分子化学结构表征技术。 |