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化工新材料:如何变得更“好用”

http://www.chem.hc360.com2017年12月19日15:38 来源:互联网T|T

    慧聪化工网讯:虽然近年来我国化工新材料在创新成果、创新体系、应用水平和产业结构等方面都不断提升,但产品研发和应用脱节问题依然突出,材料品种少、成本高、加工方式单一等成为化工新材料面临的共性问题。在11月23日于海口召开的新材料产业发展与政策研讨会上,与会专家针对化工新材料的难题和痛点,从创新机制、创新文化和创新方向上提出建议。

    发展迅速差距仍大

    我国化工新材料产业发展迅速。据中国石油和化学工业联合会副会长兼秘书长赵俊贵介绍,今年前三季度我国化学工业主营业务收入7.30万亿元,同比增长14.5%,其中合成材料主营收入增速达到24.4%,实现利润增长79.8%,继续领先。涉及新材料产业的800家上市公司中有236家高分子材料公司。

    化工新材料领域的创新成果不断涌现,在某些领域已经实现了与国际先进水平“并跑”甚至“领跑”。在前沿领域,超材料、超导材料、液态金属等材料研制取得重要进展,大尺寸石墨烯薄膜、新体系电池材料等一批成果填补了国内空白。

    但我国化工新材料在产业规模、技术水平、产品质量等方面与发达国家仍存在较大差距,部分高端化工新材料国内仍未实现规模化生产,部分产品虽已实现国产化,但技术不成熟、成品率低,产品质量与进口产品差距大,只能满足中低端要求,无材可用、有材不好用、好材不敢用的现象十分突出。

    “从整体上来看,我国化工新材料总量仅占世界的14.9%,远低于美国的28%。从品种看,我国高性能膜材料、特种橡胶、高性能氟硅材料、高端纤维材料仅占世界总量的5.1%、5.6%、6%和2.6%,高端材料严重依赖进口,已成为我国能源新兴产业发展的制约。”赵俊贵说。

    痛点突出问题显现

    工信部原材料工业司副处长罗其明分析了我国化工新材料在创新机制上存在的问题:一是材料先行战略没有得到落实,材料滞后研制还比较明显;二是研发投入不足、技术储备不足、共性技术供给不足等问题十分突出,如制备碳纤维的精密计量泵、石墨化炉等我国尚未突破;三是产业布局乱,低水平重复建设、地区产业雷同、企业小散弱;四是推广应用难,一些新材料产品的研发和应用脱节问题很突出;五是支撑体系散,标准、牌号、检测评价、数据库等产业技术基础尚未形成体系;六是人才团队短缺,学科建设、人才积累非常薄弱,已成为发展的核心掣肘。

    中科院化学研究所徐坚博士认为,我国的化工新材料产业的主要挑战来自于文化,目前还是喜欢“抱孩子”,习惯于把别人的新材料技术直接拿过来用,而不是自己认真做研发,从“胎教”开始一步步“养孩子”。

    除了在创新机制和创新文化上存在问题,成本高、种类少和加工方式单一可以说是不同门类的化工新材料存在的共性痛点。3D打印材料是当前新材料领域炙手可热的一个研发领域,中国鑫达首席官马庆维表示,目前的3D打印材料种类远远少于传统加工方式的材料,除了传统的PLA、以及一些工程塑料ABS等以外,高性能的工程塑料和特种工程塑料3D打印材料还很缺乏;价格高既有原材料的因素,也有成型加工技术的因素;性能不足是限制3D打印材料应用领域的关键因素,现阶段3D打印制件的力学性能相比传统加工方式还有很大差距。

    化工新材料的一个大门类高性能工程塑料的状况也是如此。传统工程塑料存在耐热性和溶解性呈反向变化关系,耐热温度越高,溶解性就越差,甚至不溶解,致使其合成难,成本高,加工方式单一(只能热成型加工),应用领域受限。科学界和工业界都十分关注开发耐高温可溶解的新品种;希望实现高性能、低成本、可控制备。

    破难消痛专家支招

    针对化工新材料领域存在的难题和痛点,罗其明从宏观层面提出九项建议,一是突破重点应用领域急需的新材料;二是布局一批前沿新材料;三是强化新材料产业协同创新体系建设;四是加快重点新材料初期市场培育;五是突破关键工艺与专用装备制约;六是完善新材料产业标准体系;七是实施“互联网+”新材料行动;八是培育优势企业与人才团队;九是促进新材料产业特色集聚发展。

    与会专家则针对不同的化工新材料门类提出具体的研发建议。有专家认为,要破解高性能工程塑料的应用掣肘,必须把研发重点放在结构和工艺创新上。在结构创新上,针对聚芳醚溶解性差的问题,从分子结构设计出发,引入扭曲非共平面结构,阻碍结晶,改善溶解性。

    在工艺创新上,针对传统工艺难以得到高相对分子质量聚芳醚的技术难题,开发新催化体系和新溶剂体系,提高相对分子质量。通过这两个创新,最终创制出既耐高温又可溶解、综合性能优异的高分子量新型聚芳醚高性级树脂。

    鑫达集团的3D打印高分子材料在业内产销第一,针对3D打印材料的瓶颈,他们认为,降低成本、拓展材料种类、提升制品性能、开发高性能的工程塑料和特种工程塑料是3D打印行业未来的发展方向。马庆维还十分看好3D打印技术在汽车制造业的应用前景。“在汽车开发阶段,3D打印技术在缩短周期,节省成本,实现个性化定制方面有着无可比拟的优势。3D打印技术的介入将会重塑汽车行业。”马庆维说。

    国防科技工业科技成果推广转化研究中心高级工程师、北京机械工程学会材料分会秘书长吕德龙建议,要关注连续玄武岩纤维的研发应用。碳纤维是军民两用的新材料,但目前生产成本高、生产难度大,而连续玄武岩纤维是碳纤维的低价替代品,以连续玄武岩纤维为增强体可制造各种性能优异的复合材料。同时,连续玄武岩纤维还是一种性能优良的高温过滤材料,具有结构强度高、耐高温、耐腐蚀、不吸水、过滤效率高等特点,可与耐高温的陶瓷纤维相媲美。“目前我们研发的缠绕加工玄武岩纤维复合管材、玄武岩纤维复合面板、玄武岩纤维复合筋等产品,已经获得广泛应用。”吕德龙说。

责任编辑:李美慧

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