以“加快创新发展、建设石化强国”为主题的2023石化产业发展大会4月在北京举行。大会设立主论坛和能源与双碳、石化强国、创新发展、规划发展等4个分论坛,来自政府部门、央企、民企、高校和科研院所的50余位专家学者作了报告。石化院战略室参会学习,对化工新材料产业的相关内容进行整理并提出几点思考。
化工新材料作为国民经济基础性、先导性产业,是我国石化化工行业转型升级、实现高质量发展,推动石化强国建设的重要方向。据石化联合会调查统计,2021年我国化工新材料产量2964.7万吨,自给率提升至77%,产业规模不断壮大。大会关于电子信息材料、医用高分子材料、车用新材料三类前沿化工新材料发展进行了介绍。
电子信息材料发展迅猛
核心技术突破是产业高质量发展关键
中国电子材料行业协会介绍了我国电子信息材料的发展现状及未来趋势。电子信息材料是支撑我国经济发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业,广泛应用于半导体、光电显示、太阳能光伏、电子元器件等领域。近年来,我国电子信息材料正处于国产化替代快速发展阶段,其制造和消费水平均位居全球前列,据中国电子材料行业协会统计,2022年行业总产值已超万亿。
在硅片领域,作为生产半导体和集成电路的重要原料,我国在8英寸及以下硅片制备方面已具备较好的产业基础,其中6英寸和8英寸产品自给率分别为95%和70%,而12英寸以上大硅片仅有小批量生产,市场占有率较低。在湿化学品领域,作为平板显示、太阳能电池、LED制造过程中被大量使用的液体原料,我国在电子级氢氟酸、硫酸、磷酸和异丙醇等通用型产品方面已取得明显突破,自给率提升至38%,但在如刻蚀液、显影液、光刻胶剥离液等复配类产品方面进展较慢,仍亟需加强核心技术攻关。在光刻胶领域,作为芯片、光学元件等细微图形加工作业的关键原料,我国大量产品仍需从国外进口,自给率尚不足3%,特别是ArF、KrF等高端光刻胶产品,我国虽已掌握了产品原料制备、配胶、分析检测、应用验证等关键技术,但距大规模量产仍需时日。未来,我国电子信息材料发展将以保障国家集成电路和新型显示产业安全为目标,进一步加强上下游企业的协同创新和研发投入,破解制约技术发展的关键“卡脖子”问题,努力保障高端产品供应,加快实现高水平科技自立自强。
医用高分子材料蓬勃发展
高端新材料开发为人民生命健康保驾护航
清华大学介绍了我国生物医用高分子材料的发展现状及未来趋势。医用高分子材料用于人体外科修复、诊断治疗、理疗康复等生物医学领域,常用的有聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚乳酸、聚氯乙烯等,约占医用高分子材料市场规模总量的40%。近年来,我国医用高分子材料高速发展,市场规模年增长率超过20%,2022年需求量已达180万吨/年,总产值近1500亿元。
在医药包装领域,环烯烃聚合物(COC/COP)因具有极高的纯度、惰性和低析出性可长期保持药物纯度,广泛用于医用预灌封注射器以及疫苗、抗癌、抗肿瘤等药品的包装。然而,目前我国COC/COP仍处于起步发展阶段,尚未完全掌握降冰片烯单体及催化剂制备技术,也没有工业化生产装置,产品仍高度依赖进口,仅有华为公司取得了小试研究成果并公布了专利技术。在医用材料领域,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)因具有良好的生物相容性、耐磨损性和抗氧化性,可用于制造人工关节、组织支架等高性能医用材料。然而,目前我国人工关节国产化率约为35%,仅具备分子量在150~300间的UHMWPE生产能力,掌握分子量在300以上医用级UHMWPE生产技术的企业较少,仍有75%左右的产品依赖进口。在医疗器械领域,聚醚醚酮(PEEK)不仅可替代金属制造人工骨骼,还具有优良的理化性能以及低吸湿率等特性,广泛用于手术器械、医疗导管及精密医疗仪器等领域。目前,我国已初步实现了PEEK的产业化生产,建有2套千吨级装置,但产品性能仅满足普通医用级,尚不具备植入级PEEK生产能力,大量高端产品仍需进口。未来,我国医用高分子材料的发展应注重高端医用耗材、医药包装以及医疗器械等产品的研发和生产,同时加强对医用材料的改性技术研究,逐步破解阻碍技术研发的关键瓶颈问题,进一步提升产品性能和使用寿命,努力实现高端医用材料的自主化生产。
车用新材料迎来黄金发展期
轻量化、功能化、环保化是未来发展的主流趋势
北京新能源汽车公司介绍了我国车用新材料的发展现状及未来趋势。近年来,我国汽车行业发展驶入高增长快车道,以新能源车为代表的国产汽车发展迅猛,2022年产销规模突破650万辆,已连续八年位居全球*,成为全球新能源汽车*大国。汽车行业的快速发展带动了车用新材料产业需求持续增长,年均增速维持在25%左右,预计到2025年,我国车用新材料产业总产值将超过11万亿元。
在汽车轻量化领域,碳纤维(CF)作为减少整车重量的重要原料,我国正逐步打破国外技术垄断,持续扩张CF生产能力。部分企业已实现T700级、T800级和T1000级碳纤维的规模化生产,其产品性能与国外水平相当,而大丝束、高速纺丝、更高强度(T1200级)和更高模量(M60等)的CF产品在制备技术研发和工程化应用等方面还有待突破。在高性能轮胎领域,溶聚丁苯橡胶(SSBR)因具有更耐磨、耐寒,以及回弹性高等优势,可用于制造高性能轮胎以及皮带、软管等产品。我国已于2021年*实现了SSBR的工业化生产,填补了我国高端橡胶材料的生产技术*,其产品性能达到欧盟轮胎标签法规A级和B级标准。国内目前SSBR有效产能已突破40万吨/年,自给率提升至50%以上。在环保材料领域,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)除了具有良好的透光性、稳定性和力学性能,还兼具高光泽以及环保无毒等特点,可免去汽车喷漆流程,是一种可回收的绿色环保材料。我国PMMA产业已进入成熟发展期,但市场呈现结构性短缺,通用牌号产品产能过剩,而高端产品仍依赖进口,车用料作为国内PMMA*大的下游消费领域,自给率维持在60%以上。未来,我国车用新材料产业应聚焦轻量化、功能化、环保化发展,面向市场消费者需求和车辆高端化发展,持续拓宽碳纤维、工程塑料和高性能合成树脂等材料在全车的替代应用,有效降低汽车油耗、减少排放并提升整车的环保性能。
几点思考
化工新材料是国家发展战略性新兴产业的重要基础,是满足人民群众美好生活的物质需要。尽管我国化工新材料产业取得了显著进步,但总体仍处于成长阶段,还面临着产业体系不健全、自主创新能力不强、高端产品大量依赖进口等问题,仍是行业的突出短板。值此国家大力推进世界石化强国建设的攻关期,化工新材料产业应在基础研究、平台建设、体制机制改革方面持续破局。
重视基础研究
破解制约技术发展的卡脖子问题
习总书记于2月21日主持二十届中央政治局第三次集体学习时曾提出“加强基础研究,是实现高水平科技自立自强的迫切要求,是建设世界科技强国的必由之路。”目前我国在高性能合成树脂、合成纤维、特种橡胶,聚砜、聚醚醚酮、液晶聚合物等工程塑料,电子特气、光刻胶等高端电子化学品,以及石墨烯、碳纤维等新材料领域仍面临不少“卡脖子”技术难题。特别是在催化剂结构与性能调控、单体改性设计和反应*控制等基础理论研究方面亟需加快突破。因此,应面向国家发展战略、战略性新兴产业发展需求,持续加大基础研究和技术攻关力度,积极开展前沿性、颠覆性探索,着力突破一批关键核心技术。
加强平台建设
促进产学研深度融合发展
创新平台建设是一项系统性工程,需要充分集聚国家、行业、企业及科研院所等多方力量,各司其职、互相协作。国家层面,应围绕重大应用基础研究、重大关键共性技术、高端产品研发等重点任务,积极培育和组建一批*创新中心,建设一批高水平的产学研用创新平台。行业层面,正如石化联合会党委书记李云鹏在大会上所述,应充分发挥行业协会的纽带作用,为各企业全力搭平台、建机制、促合作,在营造良好发展环境、深化全产业链上下游协同合作、助力提升行业创新能力、扩大对外交流开放合作等方面付诸行动、见到实效。企业和科研院所层面,应充分整合现有资源,持续加强与国内外同行的交流合作,积极推进各类创新平台建设,为新材料产品开发提供基础保障。
深化体制机制改革
强化企业科技创新主体地位
党的二十大报告提出“要强化企业科技创新主体地位,发挥科技型骨干企业*支撑作用,加强企业主导的产学研深度融合,强化目标导向,提高科技成果转化和产业化水平。”近年来,我国已陆续出台一系列鼓励科技创新的政策法规,创新生态得到不断改善。作为中央企业应充分发挥创新主体地位和“领头雁”作用,加快实施体制机制改革,通过搭建多维立体化考核体系、创新人才引进机制、试行骨干员工持股、市场化薪酬分配等手段充分激发企业创新活力。紧紧围绕航空航天、国防军工、汽车轻量化、电子信息等重大工程需求和人民生命大健康、消费升级需要,坚持市场化导向并依托自身业务优势,加快打造国家原创技术策源地并争当产业链链长,为石化强国建设贡献新力量。