化工新材料产业是一个技术含量高、专为高端需求配套的产业,是国家石化产业技术水平和整体技术水平的典型代表。一个国家化工新材料发展不上去,其高端制造能力与水平就会受到严重制约。去年我们的中兴电子被制裁立马陷入瘫痪,今年日本对韩国电子化学品限制出口使韩方陷入被动,就是明显的例证。我国化工新材料产业的技术水平与美欧日等发达国家相比有着明显差距。化工新材料产业的创新与高质量发展,不仅是石化强国的关键内容,也是制造强国的关键所在。
传统化工材料的高性能化不容忽视
化工新材料不能狭隘地理解为仅指完全创新的材料。相对于通用塑料,工程塑料、特种工程塑料、氟硅材料、高性能纤维和膜材料等新品种是化工新材料的重要构成。但是随着技术的进步,传统化工材料或者说通用合成材料通过改性、实现高性能化也是化工新材料的一个重要领域。
例如最早的合成材料聚氯乙烯,通过离子交联改性可以提高耐热性,通过接枝改性可以改善其抗冲击性能、实现高韧性。其最典型的一个新用途是在高铁上的内饰膜,聚氯乙烯装饰膜耐磨性、耐腐蚀性都好,而且图案丰富、易清洁、施工方便,可直接用于铝型材、玻璃钢制品及其复合材料,所以“复兴号”等动车组的中顶板、客室墙板等都贴有聚氯乙烯膜。此外,在高铁和轨道交通上还有聚氯乙烯防紫外线膜、密封条等。
再如聚乙烯、聚丙烯等通用合成树脂材料,一方面是通过新的聚合技术(如茂金属聚合)实现高性能化,以及与己烯共聚、辛烯共聚制成聚烯烃弹性体等;另一方面是通过改性技术实现高性能化。如高熔体强度聚丙烯就是在后聚合过程中引发接枝了长支链,其流动性是普通均聚聚丙烯的9倍。还有高技术含量、高附加值的聚丙烯微孔膜,可用于电池、医疗、废水过滤、烟尘分离等领域。
曾有报道的汽车保险杠自修复材料,就是在现有PU材料中加入微胶囊,一旦剐蹭碰裂,微胶囊会自行修复,一夜间保险杠就恢复如初。可以说对传统材料的改性实现高性能化和高端化应用,有着无穷的魅力,这些也都是很多跨国公司和大学创新的重点方向和领域。瓦克的医用有机硅新材料、电动汽车显示屏用新材料等都是对现有有机硅材料改性实现的。曾有报道加利福尼亚大学发明了一种具有自愈功能的新型聚合物,这是一种可拉伸聚合物与离子盐制成的新材料,可用于智能手机屏幕和电池,这样以后的手机屏幕摔碎就不用换屏了。还有报道美国科罗拉多大学研究出一种无需制冷剂和电力就可以为建筑物降温的薄膜材料,加工成50微米厚的薄膜,成本约每平方米50美分,一栋普通房子的屋顶若铺设20平方米,当室外温度37℃时,室内温度就可以保持在20℃。
我国近几年形成了中国化工、万华化学、新和成、华峰集团等一批以化工新材料为主导产业的企业,以及中石化、中石油、中国中化和新成长起来的金发科技、鑫达、杰事杰等企业。它们都在改性材料方面积累了丰富的经验和大量的创新成果,为满足我国电子信息、机械制造、轨道交通、航空航天等高端制造领域以及新能源等战略新兴产业的现实需求提供了配套与支撑。
以市场为导向是化工新材料创新与发展的基本准则
近4年来,我相继访问过杜邦威明顿和上海创新中心、埃克森美孚休斯顿研发中心、亨斯迈休斯顿研发总部、萨比克利雅得和上海研发中心、陶氏休斯顿和上海研发中心、霍尼韦尔华盛顿和休斯顿及上海体验中心,三菱化学、大金、LG、SK等跨国公司创新中心总部,这些跨国公司的创新能力与水平都是世界顶级水平。他们都有一个共性:就是始终把市场导向作为创新的重点和发展的方向。在跟巴斯夫、赢创、帝斯曼、阿科玛、朗盛、英力士、索尔维、BP、壳牌等跨国公司交流的过程中,我发现他们也是始终紧紧围绕市场需求而创新,还特别注意与下游用户开展协同创新,为客户提供一揽子解决方案。
我们应当学习和借鉴跨国公司在创新发展过程中的成功实践和积累的有益经验,不能机械地为了创新而创新。当前应当以汽车轻量化和新能源汽车、电子信息产业、大飞机和轨道交通等战略新兴产业以及正在实施的制造业强国战略对化工新材料提出的新要求和新需求,作为化工新材料创新与发展的主攻方面和重点配套领域。国家新材料产业发展专家咨询委员会谈道:我国新一代信息技术产业急需的是第三代半导体材料和显示材料,其中显示材料到2030年需3.5亿平方米;水资源领域2020年需高性能分离膜材料约1亿平方米,现在国内的自给率还不到15%;新一代信息技术急需补短板的化工新材料有光刻胶、高光敏性有机光导材料、超大规模集成电路和化合物半导体用高纯气、特种液晶高分子材料、特种光学共聚物等以及高性能纤维和复合材料、稀土新材料等。
我们应当认真对照“新材料产业化发展指南”和“新材料进口替代工程”提出的材料清单和目录,认真分析哪些材料已经实现了国产化?哪些还依赖进口?依赖进口的原因是什么?是没有该产品,还是产品的质量不稳定?我们做哪些创新、改进和提升就能满足需要?同时积极与用户对接、共同开展协同攻关,这样一来化工新材料的创新就可以有的放矢,针对性也会更强。
创新始终是化工新材料发展的关键
前面谈到,关键技术和核心技术长期难以突破是制约化工新材料领域创新发展的最大瓶颈,关键设备不掌握也是化工新材料领域一大短板。化工新材料的关键技术和核心技术跨国公司不会同意转让,关键设备即使同意卖给我们也有着严格的限制条款。这就是习近平总书记在视察烟台万华谈到自主创新时特别强调的:重大关键技术是买不来、讨不来的!再加上化工新材料产业与电子信息、高端制造、航空航天和国防军工领域以及战略新兴产业密切相关,发达国家和跨国公司对其技术许可更加严格,所以我国化工新材料的发展一定要把创新摆在重中之重的地位。通过创新突破其技术瓶颈,实现现有材料的升级,满足重大工程和高端制造之需求。
化工新材料的创新既要重视特种工程塑料等尖端材料的创新,也要重视通用工程塑料、传统材料的产品升级与高性能化;既要重视新材料技术的创新,也要重视研发、生产、应用上下游的协同创新。
石化产业“十三五”科技发展指南把化工新材料列为“五大创新重点”之一,“十三五”以来石化联合会协助组织高分子材料国家重点专项研发项目,化工新材料领域取得了一批重大创新成果,组建了特种尼龙工程塑料联盟,认定了一批高分子材料领域的技术创新示范企业。
新材料领域的创新应密切跟踪国际科技创新的新进展和产业发展的新变化,瞄准产品的高端化和差异化,强化以企业为主体的创新体系建设,关键是集中力量攻克一批“卡脖子”技术、补短板技术、颠覆性技术和关键设备,建设一批高质量、高水平的公共创新平台和创新联盟,高度重视创新人才和创新团队的培育和成长,通过创新加快化工新材料产业的高质量和可持续发展,为我国高端制造和战略新兴产业领域提供强力保障。