來(lái)源:中國(guó)合成樹(shù)脂網(wǎng) 2022-03-14 15:10:38
高性能合成樹(shù)脂是支撐先進(jìn)制造、新能源、電子信息等國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、我國(guó)居民消費(fèi)能力和消費(fèi)水平的提升,對(duì)高性能合成樹(shù)脂產(chǎn)品的需求持續(xù)增加。突破高性能合成樹(shù)脂技術(shù)瓶頸,升級(jí)現(xiàn)有材料體系,滿足重大工程和高端制造需求,是培養(yǎng)發(fā)展新動(dòng)能、獲取未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要舉措,也是支撐和拓展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然途徑。
本文立足產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)高性能合成樹(shù)脂的迫切需求,著眼我國(guó)合成樹(shù)脂行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,從高性能聚烯烴樹(shù)脂材料、其他高性能合成樹(shù)脂材料兩個(gè)方面,系統(tǒng)梳理了我國(guó)高性能合成樹(shù)脂材料的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),凝練合成樹(shù)脂工業(yè)面臨的技術(shù)與裝備相對(duì)落后、部分高端產(chǎn)品尚無(wú)國(guó)產(chǎn)化技術(shù)、基礎(chǔ)理論與方法研究薄弱、解決廢棄塑料污染環(huán)境問(wèn)題動(dòng)力不足等問(wèn)題。在分析高性能合成樹(shù)脂材料關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了今后行業(yè)發(fā)展的建議:利用現(xiàn)有裝備和技術(shù)開(kāi)發(fā)高端產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用;加強(qiáng)高性能材料領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和人才培養(yǎng),保障技術(shù)創(chuàng)新;開(kāi)發(fā)生物可降解塑料,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展;加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”合作,提高技術(shù)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用效率。
前言
合成樹(shù)脂是世界三大合成材料之一,廣泛用于農(nóng)業(yè)、建筑、汽車、機(jī)械、電子等領(lǐng)域,在人類生活和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。
合成樹(shù)脂的高性能化研究主要是通過(guò)提高材料產(chǎn)品的技術(shù)含量、降低原料所占成本的比例、提升材料產(chǎn)品的應(yīng)用性能、賦予綠色可持續(xù)的生態(tài)特性、改進(jìn)材料產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)等措施手段,提升產(chǎn)品的價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力。重點(diǎn)從原料多元化、催化劑技術(shù)、聚合工藝、設(shè)備大型化等方面加大研發(fā)力度,突破高端牌號(hào)聚烯烴材料的生產(chǎn)技術(shù),同時(shí)重視廢舊塑料的循環(huán)利用,提升塑料綜合利用水平。開(kāi)發(fā)光學(xué)級(jí)、電子級(jí)等特種合成樹(shù)脂材料,滿足高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用亟需。
高性能聚烯烴是先進(jìn)合成樹(shù)脂的發(fā)展重點(diǎn)之一。近年來(lái),催化劑技術(shù)(如茂金屬催化劑)、聚合工藝、聚合物加工技術(shù)等方面發(fā)展迅速,新型催化劑設(shè)計(jì)手段與調(diào)控手段(如金屬–金屬協(xié)同效應(yīng)、配體次級(jí)配位效應(yīng)、配體–底物效應(yīng)、氧化–還原調(diào)控等)、新型非均相聚合方法(如自穩(wěn)定沉淀聚合),成為高性能聚烯烴高效制備的有效途徑。聚烯烴高端牌號(hào)不斷豐富、品質(zhì)持續(xù)提高,如高熔體強(qiáng)度聚丙烯、高密度聚乙烯管材專用料、透明抗沖聚丙烯、電容器薄膜專用料等產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用突破;光學(xué)級(jí)、膜級(jí)、電子級(jí)、增材制造用高性能合成樹(shù)脂發(fā)展較快,在高端領(lǐng)域得到應(yīng)用。
目前,我國(guó)合成樹(shù)脂產(chǎn)量保持穩(wěn)步增長(zhǎng),產(chǎn)品自給率逐年提高且應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。也要注意到,隨著新增產(chǎn)能不斷釋放、市場(chǎng)需求發(fā)生變化,合成樹(shù)脂行業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的問(wèn)題凸顯:低端產(chǎn)品過(guò)剩,通用性聚乙烯、聚苯乙烯等產(chǎn)品利潤(rùn)附加值降低;高端產(chǎn)品嚴(yán)重缺乏,大量依賴進(jìn)口。因此合成樹(shù)脂行業(yè)亟待優(yōu)化布局、加強(qiáng)創(chuàng)新,著力發(fā)展高性能產(chǎn)品,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。本文從高性能合成樹(shù)脂的發(fā)展需求出發(fā),系統(tǒng)梳理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、研究分析面臨問(wèn)題、提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議,以期為我國(guó)合成樹(shù)脂產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供借鑒。
高性能合成樹(shù)脂需求分析
1.國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大需求
《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要求發(fā)展壯大新一代信息技術(shù)、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),高性能合成樹(shù)脂作為先進(jìn)制造類別的基礎(chǔ)材料也被納入發(fā)展規(guī)劃。突破高性能合成樹(shù)脂技術(shù)瓶頸,升級(jí)現(xiàn)有材料體系,滿足重大工程和高端制造需求,是培養(yǎng)發(fā)展新動(dòng)能、獲取未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要舉措,也是支撐和拓展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然途徑。
2.舒適、健康、高品質(zhì)生活的客觀需要
隨著我國(guó)居民消費(fèi)能力和消費(fèi)水平的提升,人們對(duì)生活品質(zhì)的要求越來(lái)越高,對(duì)高性能合成樹(shù)脂產(chǎn)品的需求持續(xù)增加。綠色環(huán)保的合成樹(shù)脂新產(chǎn)品可滿足高品質(zhì)生活的需要,如安全無(wú)毒的玩具和生活用品、高阻隔性食品包裝材料等。為滿足舒適出行的要求,利用高性能合成樹(shù)脂制備低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)汽車內(nèi)飾材料,具有阻燃、減振、降噪等效果的新型高速列車結(jié)構(gòu)件及裝飾件??梢灶A(yù)計(jì),發(fā)展高性能合成樹(shù)脂產(chǎn)品對(duì)提高人民生活質(zhì)量有著重要作用。
3.合成樹(shù)脂行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然方向
我國(guó)合成樹(shù)脂行業(yè)整體偏低端化,產(chǎn)品供應(yīng)存在結(jié)構(gòu)性短缺的問(wèn)題。聚烯烴樹(shù)脂是目前市場(chǎng)上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的高分子材料,但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品多為普通牌號(hào),應(yīng)用領(lǐng)域較為低端。一些聚烯烴高端牌號(hào)(如茂金屬聚乙烯、茂金屬聚丙烯、高碳烯烴共聚聚乙烯等)和特種聚烯烴(如乙烯–乙酸乙烯酯共聚物(EVA)樹(shù)脂、乙烯–乙烯醇共聚物(EVOH)樹(shù)脂、聚丁烯–1等),在我國(guó)的消費(fèi)量達(dá)1.138× 107t/a,自給率卻低于40%。夾層玻璃用聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膜、電子級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂和動(dòng)力電池用聚偏氟乙烯(PVDF)隔膜等高端合成樹(shù)脂則基本依賴進(jìn)口。因此,在我國(guó)化工行業(yè)加快新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換、實(shí)施供給側(cè)改革的形勢(shì)下,發(fā)展高性能合成樹(shù)脂是合成樹(shù)脂行業(yè)調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑。
高性能合成樹(shù)脂技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
1.高性能聚烯烴材料
(1)開(kāi)發(fā)原料多元化技術(shù)
原料多元化是未來(lái)我國(guó)聚烯烴行業(yè)發(fā)展的重要特征。目前我國(guó)聚烯烴產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從石腦油裂解工藝獨(dú)占鰲頭的時(shí)代,進(jìn)入煤油競(jìng)爭(zhēng)階段。伴隨著諸多輕烴資源的進(jìn)入,烯烴類原料將以低成本優(yōu)勢(shì)在聚烯烴行業(yè)贏得一席之地。以聚乙烯為例,盡管油制聚乙烯產(chǎn)能占比高達(dá)77%,煤化工工藝產(chǎn)能占比快速提高至19%,成為聚乙烯擴(kuò)能的主要方向;外購(gòu)甲醇占比僅為4%,后期仍將繼續(xù)下降。相較而言,聚丙烯原料多元化進(jìn)程更為迅速,尤其是煤制工藝和丙烷脫氫(PDH)工藝呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。目前煤制工藝產(chǎn)能占比為23%,PDH 工藝產(chǎn)能占比為8%,而傳統(tǒng)的油制聚丙烯工藝產(chǎn)能則下降至55%。利用多元化原料制備高性能聚烯烴的技術(shù)關(guān)鍵在于優(yōu)化進(jìn)料控制和保障原料品質(zhì),通過(guò)工藝優(yōu)化來(lái)靈活采用多種原料進(jìn)行生產(chǎn)。
(2)提升催化劑技術(shù)
聚烯烴催化劑研究已從最初的注重提高催化劑效率轉(zhuǎn)向改進(jìn)產(chǎn)品綜合性能,主要目標(biāo)是提高催化劑對(duì)聚合物性能的控制能力。茂金屬催化劑實(shí)現(xiàn)了聚合鏈長(zhǎng)度、分支度和立構(gòu)規(guī)整性的精細(xì)調(diào)節(jié)。相比傳統(tǒng)的齊格勒 / 納塔催化劑,采用茂金屬催化劑制備的聚烯烴產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有更好的規(guī)整性、可調(diào)控性、產(chǎn)品性能。2017年,國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的載體型茂金屬聚丙烯催化劑在間歇式液相本體聚丙烯裝置(8×104 t/a)首次投入使用,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。茂金屬催化劑憑借其活性高、單一活性中心、共聚能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)仍將不斷發(fā)展,進(jìn)而更加精確控制聚合物分子構(gòu)型、定制生產(chǎn)滿足最終用途的產(chǎn)品。相關(guān)技術(shù)的研究重點(diǎn)在于進(jìn)一步改善茂聚烯烴的形態(tài),加寬其相對(duì)分子質(zhì)量分布范圍,降低昂貴的助催化劑甲基鋁氧烷(MAO)用量,進(jìn)一步降低茂金屬催化劑成本。
此外,二亞胺鈀、水楊醛亞胺鎳、膦磺酸鈀催化等催化體系的開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了極性單體與烯烴的共聚反應(yīng),顯著提高了聚合物的表面性能、黏附力、柔韌性、耐溶劑性、流變性,以及與其他聚合物、高分子材料助劑的共溶和共混性,這也是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)之一。
(3)多種聚合工藝共存
長(zhǎng)期以來(lái),在聚烯烴工藝技術(shù)領(lǐng)域,一直是多種工藝并存,各展其長(zhǎng),同時(shí)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。聚丙烯聚合工藝數(shù)量超過(guò)20種,其中溶液法和漿液法逐漸被淘汰,本體法和氣相法保持優(yōu)勢(shì),尤其以Unipol、Novolen、Innovene等為代表的氣相法工藝近10年來(lái)發(fā)展很快;多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器技術(shù)也正在興起。聚烯烴彈性體(POE)聚合工藝以美國(guó)陶氏化學(xué)公司開(kāi)發(fā)的Insite溶液法聚合工藝、??松梨诠鹃_(kāi)發(fā)的Exxpol高壓聚合技術(shù)為主。近年來(lái),基于Insite催化劑技術(shù)成功發(fā)展了新型鏈穿梭聚合技術(shù),獲得了高性能烯烴嵌段共聚物。
(4)裝置趨于大型化
伴隨著乙烯裝置大型化發(fā)展、聚烯烴工藝及工程技術(shù)進(jìn)步,聚烯烴生產(chǎn)裝置亦趨向大型化,相關(guān)裝置的單線生產(chǎn)規(guī)模從20世紀(jì)末的2×105t/a 發(fā)展到當(dāng)前的4×105 ~5×105t/a,生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性明顯提高。我國(guó)在建的聚丙烯項(xiàng)目總產(chǎn)能超過(guò)1×107 t/a,單線裝置產(chǎn)能大都超過(guò)3×105t/a;大型聚烯烴生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)進(jìn)展顯著,國(guó)產(chǎn)首臺(tái)2×105t/a 聚丙烯大型擠壓造粒機(jī)組打破了國(guó)外壟斷;國(guó)產(chǎn)規(guī)模最大的聚乙烯大型擠壓造粒機(jī)組的研發(fā)與應(yīng)用通過(guò)了成果鑒定,即將投入工業(yè)應(yīng)用。
(5)涌現(xiàn)高端牌號(hào)產(chǎn)品
聚烯烴產(chǎn)品技術(shù)以提高產(chǎn)品綜合性能為目標(biāo),致力于開(kāi)發(fā)新品種,提高產(chǎn)品附加值,擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。在聚乙烯方面,改進(jìn)共聚單體開(kāi)發(fā)出的耐熱聚乙烯(PE-RT)已用于建筑物采暖,通過(guò)優(yōu)化聚乙烯雙峰聚合工藝開(kāi)發(fā)出具有更好低熔垂和耐開(kāi)裂性能的大口徑聚乙烯管材用于油田和物流運(yùn)輸,開(kāi)發(fā)了茂金屬聚乙烯新產(chǎn)品以及能夠用于鋰電池隔膜的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)產(chǎn)品。此外,包括醫(yī)療器械/醫(yī)用防護(hù)用品用聚丙烯材料、抗菌聚丙烯材料、低可溶出物的丙丁共聚聚丙烯、低VOC聚丙烯材料在內(nèi)的新產(chǎn)品新牌號(hào)也在不斷涌現(xiàn)。
(6)重視廢舊塑料的回收利用
在自然環(huán)境下,塑料制品應(yīng)用后難以自然分解,加之聚烯烴塑料制品應(yīng)用分散、使用周期短,因此構(gòu)成了環(huán)境負(fù)擔(dān),回收利用成為世界關(guān)注焦點(diǎn)。廢棄塑料回收利用技術(shù)主要有直接再生、改性再生、化學(xué)回收等?;瘜W(xué)回收法通過(guò)熱裂解、催化裂解和熱裂解–催化改質(zhì)等方式,改變塑料大分子的鍵合狀態(tài),使其分解產(chǎn)生各種低分子化合物或低聚物;可用于生產(chǎn)燃料油、燃料氣和化工原料,成為最具發(fā)展前景的回收利用方法。
2.其他高性能合成樹(shù)脂材料
(1)光學(xué)級(jí)合成樹(shù)脂
光學(xué)級(jí)合成樹(shù)脂主要用于光學(xué)纖維、發(fā)光二極管透鏡、液晶顯示器導(dǎo)光板、光伏電池、高端液晶顯示器擴(kuò)散膜和增亮膜、觸摸屏保護(hù)膜等方向,發(fā)展?jié)摿薮?。在光學(xué)級(jí)聚酯薄膜方面,重點(diǎn)發(fā)展方向有建立關(guān)鍵性成型技術(shù)指標(biāo)與光學(xué)特性的關(guān)系,改進(jìn)現(xiàn)有同步雙向拉伸生產(chǎn)制造設(shè)備,優(yōu)化在線多功能精密涂布成型技術(shù)。在光學(xué)級(jí)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)方面,針對(duì)表面硬度不夠、耐熱性差、沖擊強(qiáng)度不高等短板,重點(diǎn)提升材料的抗沖強(qiáng)度、耐熱性、流動(dòng)性與加工性能,同時(shí)注重開(kāi)發(fā)功能化材料,如吸收紫外線PMMA、光致變色PMMA等復(fù)合材料。
(2)電子級(jí)合成樹(shù)脂
電子級(jí)合成樹(shù)脂主要包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等品種。電子級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂在覆銅板基材方面用量最大,其次是半導(dǎo)體和集成電路封裝材料,未來(lái)朝著低成本、阻燃、耐熱、高模量、綠色環(huán)保、可降解、材料復(fù)合的方向發(fā)展;針對(duì)覆銅板、電子封裝的特定需求,結(jié)合品種選擇、固化技術(shù)、配合技術(shù)等開(kāi)發(fā)定制化產(chǎn)品。電子級(jí)酚醛樹(shù)脂主要用于覆銅板和集成電路封裝領(lǐng)域,隨著終端應(yīng)用產(chǎn)品朝著輕薄、多功能化、高頻高速化、綠色環(huán)?;较虬l(fā)展,開(kāi)發(fā)高性能、多樣化的材料產(chǎn)品成為重點(diǎn);采用無(wú)機(jī)元素改性、結(jié)構(gòu)改性和共混改性等手段提升酚醛樹(shù)脂性能,還可開(kāi)發(fā)苯并噁嗪樹(shù)脂等新子類。硅樹(shù)脂具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性、電絕緣性能、耐潮、防水、防銹、耐寒、耐臭氧等性能,在絕緣漆浸漬H級(jí)電機(jī)及變壓器線圈、半導(dǎo)體封裝材料、電器零部件絕緣材料等方面應(yīng)用廣泛;未來(lái)重點(diǎn)開(kāi)展硅樹(shù)脂結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能關(guān)系研究,開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)可控的硅樹(shù)脂以及用于芯片、電路板等特種硅樹(shù)脂。
(3)膜級(jí)合成樹(shù)脂
膜級(jí)PVB由PVB樹(shù)脂(含量約為70%)經(jīng)增塑劑塑化后擠壓成型,主要用于夾層安全玻璃、航天器、精密儀器等技術(shù)領(lǐng)域,關(guān)鍵在于原料質(zhì)量、生產(chǎn)工藝、膜制備工藝。當(dāng)前最先進(jìn)的PVB膜生產(chǎn)技術(shù)是擠出流涎法;也可利用多層共擠技術(shù),在兩層或多層PVB薄膜中間復(fù)合某種特定新材料來(lái)構(gòu)成復(fù)合型PVB薄膜,具有高效隔熱/隔音功能以滿足特殊領(lǐng)域應(yīng)用需求。
PVDF膜具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐化學(xué)性強(qiáng)、耐水性高等優(yōu)點(diǎn),用作水處理過(guò)濾膜、醫(yī)用透析膜、高性能鋰電池隔膜等。由于疏水性強(qiáng),PVDF膜進(jìn)行親水改性具有實(shí)用價(jià)值。綜合考慮改性方法與制膜工藝,簡(jiǎn)化改性步驟并降低改性成本以適應(yīng)工業(yè)化應(yīng)用,也將是重要研究方向。
(4)其他小類
增材制造用丙烯腈–丁二烯–苯乙烯(ABS)樹(shù)脂主要以絲材形式用于熔融擠出成型技術(shù)。增材制造個(gè)性化定制消費(fèi)成為全球性趨勢(shì),開(kāi)發(fā)耐候型丙烯酸酯–苯乙烯–丙烯腈(ASA)樹(shù)脂、高耐熱ABS、透明ABS、低收縮ABS等專用料是重要的研發(fā)方向。采用合金化、復(fù)合化、化學(xué)改性等技術(shù)手段提高ABS樹(shù)脂材料的機(jī)械性能和加工性能,更好適應(yīng)高端應(yīng)用需求。
高速鐵路用聚氨酯憑借優(yōu)異的耐磨性,較高的強(qiáng)度和彈性,良好的抗沖擊性、耐疲勞性和低溫柔順性,在無(wú)砟軌道灌封填充、道碴膠、彈性墊板、防水涂料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。推廣固定道床技術(shù),開(kāi)發(fā)節(jié)能與環(huán)境友好型聚氨酯生產(chǎn)技術(shù),掌握高端聚醚多元醇、高品質(zhì)聚酯多元醇、新型關(guān)鍵助劑等關(guān)鍵原料生產(chǎn)技術(shù),滿足高速鐵路建設(shè)對(duì)高性能材料的需求。
在聚氯乙烯(PVC)樹(shù)脂高端專用料方面,目前主要通過(guò)改變聚合方法、共聚改性等手段對(duì)PVC進(jìn)行改性,提高熱穩(wěn)定性和加工性能。針對(duì)應(yīng)用需求和塑料產(chǎn)品性能要求,優(yōu)化PVC加工工藝和設(shè)備來(lái)進(jìn)一步拓寬材料應(yīng)用范圍,主要有管道/管件用氯化聚氯乙烯專用料、人造革/墻紙用糊狀聚氯乙烯樹(shù)脂、醫(yī)用高聚合度聚氯乙烯熱塑性彈性體樹(shù)脂,氣管插管用環(huán)己烷–1,2–二羧酸二異辛酯增塑PVC專用料、高交聯(lián)度PVC建筑用密封條專用料等高端系列產(chǎn)品。
我國(guó)高性能合成樹(shù)脂發(fā)展面臨的問(wèn)題
1.技術(shù)與裝備相對(duì)落后,生產(chǎn)技術(shù)成熟度不高,產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)知度較低
受限于國(guó)外專利,尤其是聚偏二氯乙烯等很早即被列為國(guó)家戰(zhàn)略性材料,我國(guó)高性能合成樹(shù)脂領(lǐng)域的核心技術(shù)受制于人,技術(shù)與裝備水平有待提升。國(guó)內(nèi)高端產(chǎn)品正處于研發(fā)、試生產(chǎn)和應(yīng)用推廣階段,但生產(chǎn)技術(shù)成熟度不高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性與國(guó)外還有差距;同時(shí)市場(chǎng)認(rèn)知度較低,如國(guó)內(nèi)企業(yè)傾向于使用進(jìn)口聚丁烯–1材料生產(chǎn)高端醫(yī)療器具。國(guó)產(chǎn)EVA產(chǎn)品牌號(hào)相對(duì)單一、以中低端為主,市場(chǎng)占有率較低,而絕大多數(shù)高端產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。由于無(wú)法得到市場(chǎng)的可靠驗(yàn)證與及時(shí)反饋,我國(guó)高性能合成樹(shù)脂的研發(fā)與應(yīng)用步伐受到阻滯,在一定意義上形成了惡性循環(huán)。
2.部分高端產(chǎn)品尚無(wú)國(guó)產(chǎn)化技術(shù),產(chǎn)品較多依賴進(jìn)口
以茂金屬聚合工藝技術(shù)為典型,我國(guó)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始組織國(guó)家技術(shù)攻關(guān),但目前無(wú)論在催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、聚合工藝,還是產(chǎn)業(yè)化規(guī)模、產(chǎn)品型號(hào)等方面都難以滿足市場(chǎng)需求,茂金屬聚烯烴消費(fèi)的自給率不到30%。國(guó)內(nèi)EVOH樹(shù)脂合成尚未工業(yè)化,雖已建成中試裝置,產(chǎn)品也開(kāi)始試用,但距離工業(yè)化生產(chǎn)還有一段距離。此外,膜材料制備也是尚未掌握的核心技術(shù),如夾層玻璃用高端PVB膜、動(dòng)力電池用PVDF黏結(jié)劑、離子交換PVDF膜、壓電膜、介電膜等基本依賴進(jìn)口。
3.行業(yè)基礎(chǔ)研究薄弱,自主創(chuàng)新能力不足
國(guó)內(nèi)進(jìn)入高性能合成樹(shù)脂領(lǐng)域的時(shí)間較晚,加之科研投入偏低,使得行業(yè)基礎(chǔ)研究薄弱,創(chuàng)新人才尤其是領(lǐng)軍人才缺乏。產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)脫節(jié),導(dǎo)致新材料推廣應(yīng)用過(guò)程緩慢。專利申請(qǐng)量方面可以體現(xiàn)差距,如電子封裝用環(huán)氧樹(shù)脂領(lǐng)域的全球?qū)@暾?qǐng)方面,日本公司的比例高達(dá)68%,美國(guó)公司約占13%,而國(guó)內(nèi)公司僅占 6%。技術(shù)研發(fā)成果的薄弱直接反映了自主創(chuàng)新能力的欠缺。
4.解決廢棄塑料污染環(huán)境問(wèn)題的努力不夠
由于常規(guī)合成樹(shù)脂難以降解,塑料制品使用后隨意廢棄造成的環(huán)境污染問(wèn)題趨于嚴(yán)重,開(kāi)展廢棄塑料循環(huán)利用、開(kāi)發(fā)可降解材料成為人類共同努力的方向。我國(guó)作為世界塑料生產(chǎn)和消費(fèi)量第一大國(guó),廢棄塑料總量約為4.2×107t/a,其中包裝應(yīng)用占比達(dá)59%;然而廢舊塑料回收率不足10%,且回收利用以物理再生為主,與國(guó)際上的物理再生、能量回收、化學(xué)還原、用作固體燃料等多種方式相結(jié)合的做法相比,處理過(guò)程的技術(shù)含量和附加值較低。在生物可降解材料方面,國(guó)內(nèi)存在裝置規(guī)模小、品種少、成本高等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
高性能合成樹(shù)脂關(guān)鍵技術(shù)分析
高性能合成樹(shù)脂應(yīng)用范圍廣,市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng),行業(yè)發(fā)展前景較好。未來(lái)我國(guó)合成樹(shù)脂行業(yè)需要持續(xù)提升技術(shù),突出高端化、功能化發(fā)展方向,進(jìn)一步拓展市場(chǎng)規(guī)模。
高性能合成樹(shù)脂開(kāi)發(fā)主要有以下途徑:引進(jìn)國(guó)外高端產(chǎn)品生產(chǎn)裝備、高端牌號(hào)生產(chǎn)技術(shù),學(xué)習(xí)–吸收–再創(chuàng)新;利用現(xiàn)有裝備及技術(shù)進(jìn)行高端產(chǎn)品開(kāi)發(fā),優(yōu)化產(chǎn)品體系;自主開(kāi)發(fā)催化劑、聚合工藝、加工技術(shù)等核心關(guān)鍵技術(shù),投產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端產(chǎn)品。
1.新型聚烯烴催化劑制備技術(shù)
茂金屬催化劑是國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)茂金屬聚烯烴產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化的重要突破口。通過(guò)催化劑和關(guān)鍵配套工藝技術(shù)的突破,推動(dòng)己烯–1/辛烯–1等α–烯烴共聚聚乙烯、茂金屬聚乙烯等已有一定產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)的產(chǎn)品進(jìn)一步提升規(guī)模、提高自給率,實(shí)現(xiàn)茂金屬聚烯烴的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)聚烯烴的官能團(tuán)化,改善表面性能、黏附力、柔韌性、與其他材料的相容性,二亞胺鈀、水楊醛亞胺鎳、膦磺酸鈀等新型催化體系也是重點(diǎn)攻關(guān)方向。
2.溶液聚合工藝技術(shù)
溶液聚合工藝適用性廣,在聚烯烴領(lǐng)域可以生產(chǎn)高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚合物多元醇(POP)、POE、α–烯烴等多種產(chǎn)品。應(yīng)用高活性茂金屬催化劑,可以避免聚合后催化劑的洗脫,從而降低過(guò)程能耗。由于反應(yīng)需要在高溫下進(jìn)行,因此研究重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)耐高溫、高活性、高共聚能力的催化劑,研究與該催化劑相關(guān)的聚合動(dòng)力學(xué)、聚合反應(yīng)器混合與傳熱過(guò)程強(qiáng)化機(jī)理。
3.合成樹(shù)脂高性能化和功能化改性
加強(qiáng)化學(xué)改性、結(jié)構(gòu)改性、共混改性等技術(shù)研究,提高材料的力學(xué)性能、耐環(huán)境性能以及加工性能,推出多牌號(hào)專用料產(chǎn)品,促進(jìn)通用合成樹(shù)脂的高性能化。加強(qiáng)材料的功能化開(kāi)發(fā),使合成樹(shù)脂材料具有某些特殊性質(zhì),滿足紫外線吸收、光致變色等特殊場(chǎng)合需求。
4.先進(jìn)加工工藝
為了實(shí)現(xiàn)高性能合成樹(shù)脂的多功能化、復(fù)合化,應(yīng)深化聚合物加工工藝與制品性能的關(guān)系研究,優(yōu)化高性能合成樹(shù)脂共混、填充及增強(qiáng)改性等加工工藝;開(kāi)發(fā)先進(jìn)的樹(shù)脂基復(fù)合材料成型工藝及相關(guān)配套設(shè)備,推進(jìn)樹(shù)脂傳遞模塑成型工藝以及雙向拉伸、擠出流延、多層共擠等薄膜成型工藝的規(guī)?;瘧?yīng)用,實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝過(guò)程的高效、節(jié)能和集成化。
對(duì)策建議
1.利用現(xiàn)有裝備及技術(shù)開(kāi)發(fā)高端產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用
在高性能聚烯烴材料方面,加快開(kāi)發(fā)高壓聚乙烯、溶液聚合聚乙烯等重點(diǎn)產(chǎn)品領(lǐng)域的催化劑、工藝、加工技術(shù),盡快實(shí)現(xiàn)茂金屬催化劑制備、三甲基鋁規(guī)?;a(chǎn)、萬(wàn)噸級(jí)MAO生產(chǎn)裝置建設(shè)。在現(xiàn)有裝備及技術(shù)條件下,實(shí)施技術(shù)攻關(guān)來(lái)發(fā)展高端牌號(hào),生產(chǎn)高度聚烯烴。
在其他高性能合成樹(shù)脂方面,密切跟蹤國(guó)際上的領(lǐng)域進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新變化,瞄準(zhǔn)產(chǎn)品高端化、差異化、專用化的發(fā)展目標(biāo),大規(guī)模應(yīng)用自主開(kāi)發(fā)的催化劑、聚合、加工等核心關(guān)鍵技術(shù);生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能產(chǎn)品,如電子級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂、聚偏氟乙烯等高端合成樹(shù)脂材料,逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)規(guī)?;瘧?yīng)用。
2.加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和人才培養(yǎng),保障技術(shù)創(chuàng)新
合理加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面的投入力度,以實(shí)現(xiàn)合成樹(shù)脂材料的高性能化、功能化為導(dǎo)向,加快新一代聚烯烴催化劑、聚合反應(yīng)精確控制、合成樹(shù)脂原位合金化和納米復(fù)合化等方面的技術(shù)突破。深入研究關(guān)鍵性成型技術(shù)指標(biāo)對(duì)材料性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響,促進(jìn)新結(jié)構(gòu)、新組成的高性能合成樹(shù)脂技術(shù)實(shí)用化。
注重高性能合成材料領(lǐng)域的人才培養(yǎng),基于高等院校的專業(yè)學(xué)科與人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì),強(qiáng)化企業(yè)實(shí)踐教育,形成高等院校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的機(jī)制,構(gòu)建材料科學(xué)與工程人才的特色培養(yǎng)體系。制定人才引進(jìn)規(guī)劃,完善柔性引才用才機(jī)制,加大高層次人才引進(jìn)力度。建立靈活的人才管理機(jī)制,統(tǒng)籌推進(jìn)人才隊(duì)伍建設(shè),合理鼓勵(lì)和支持科技人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新人才的培育提供良好的生態(tài)和環(huán)境,通過(guò)“智慧先行”來(lái)提升原始創(chuàng)新能力。
3.開(kāi)發(fā)生物可降解塑料,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展
生物可降解材料是解決塑料垃圾污染的重要途徑,是產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。隨著世界各國(guó)限塑及禁塑政策的持續(xù)推進(jìn),生物可降解塑料市場(chǎng)潛在需求巨大。建議高度重視并加快可降解材料的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用,以精準(zhǔn)把握主攻方向來(lái)實(shí)現(xiàn)塑料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
具體而言,可重點(diǎn)發(fā)展淀粉或聚乳酸改性聚乙烯、聚丙烯,使其成為可降解聚烯烴材料,包括聚乳酸和聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯在內(nèi)的可降解聚酯。
4.加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”合作,提高技術(shù)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用效率
建議生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)、高等院校、應(yīng)用終端的交流與合作,針對(duì)明確應(yīng)用需求,發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),構(gòu)建研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的“利益共同體”。聯(lián)合開(kāi)展“卡脖子”技術(shù)、補(bǔ)短板技術(shù)、顛覆性技術(shù)攻關(guān),建設(shè)必要的中試裝置,提高成果轉(zhuǎn)化效率。
建設(shè)一批高水平、開(kāi)放式的公共創(chuàng)新平臺(tái)和創(chuàng)新聯(lián)盟,面向新能源、先進(jìn)制造等領(lǐng)域的國(guó)家重點(diǎn)工程和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),構(gòu)建科研、設(shè)計(jì)、工程、生產(chǎn)、市場(chǎng)緊密銜接、完整高效的技術(shù)創(chuàng)新鏈條。(注:轉(zhuǎn)載網(wǎng)絡(luò))