高分子材料现状及应用（高分子材料现状与可持续发展）
高分子材料现状及应用（高分子材料现状与可持续发展）化工新材料通常指工程塑料、特种工程塑料、高性能纤维、功能性膜材料，有的把聚氨酯材料、高端聚烯烃、电子化学品也包括在内。五大工程塑料：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、PBT、聚苯醚；五大特种工程塑料：聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮，随着技术的进步和不断创新，尤其是特种工程塑料的种类近几年得到拓展，品种和性能都不断增强。化工新材料因其质量更轻、性能更优异、功能性更强，尤其是技术要求和技术含量更高；化工新材料及其改性材料或复合材料，一直是一个国家化工技术水平的重要体现，又加上具有传统化工材料以及金属材料都不具备的更优异的特性，已经成为世界各国高端制造业不可或缺的重要配套材料，汽车的轻量化、特别是新能源汽车和无人驾驶技术的发展，民用客机的大型化、譬如A380、梦幻787以及我们的C929等；以及电子信息、人类宇宙探索和太空行走、国防军工的隐形技术、航母潜艇等深海远洋，都离不开化工新材料为之配
中国石油和化学工业联合会副会长 傅向升
1、高分子材料规划思路及当前现状高分子材料因其质轻、高强度、耐温、耐腐蚀等优异的性能，而广泛应用于高端制造、电子信息、交通运输、建筑节能、航空航天、国防军工等诸多领域。所以，高分子材料一直是发达国家和跨国公司十分重视的发展领域，美国、德国、日本等发达国家一直是全球高分子材料的领先者，我们熟悉的巴斯夫、杜邦、陶氏、三菱、LG、SK等跨国公司一直都是高分子材料领域的领航者。
自改革开放以来，中国十分重视高分子材料的创新与发展，自 “七五”计划以来，高分子材料一直是国家重点科技攻关计划与产业化的重点内容。《石油和化学工业“十三五”发展规划指南》将高分子材料作为战略新兴产业列为优先发展的领域，对高性能树脂、高性能橡胶、高性能纤维、功能性膜材料等高分子材料的创新与发展都提出了明确的要求；组织专业协会和行业专家编写了《合成树脂行业“十三五”发展规划》，明确高分子材料“十三五”发展的指导思想是：以调整优化产业结构为重点，全面实施科技创新、结构调整、节能减排，加快推进产业转型升级，积极发展高端树脂、生物基树脂和专用料等新型材料，大力推进科技含量高、市场前景广、带动作用强的新产品规模化发展，为战略新兴产业发展、国家重大工程建设和国防科技工业提供支撑和保障。努力开发一批具有自主知识产权并占据行业制高点的关键技术和引领技术，培育一批具有国际竞争优势的大中型企业和企业集团，积极推进行业有序发展，初步形成资源节约型、环境友好型、本质安全型发展模式。
明确的发展目标是：以提高自主创新能力为核心，以树脂专用料、工程塑料、新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料为发展重点，通过产学研相结合的协同创新，突破一批关键技术和共性技术，开发高性能聚烯烃、工程塑料、改性树脂、特种纤维、高端热固性树脂及其树脂基复合材料，以及可降解塑料等新材料制备技术。到“十三五”末，建立起具备一定自主创新能力、规模较大、产业配套齐全的产业体系，突破一批国家建设急需、引领未来发展的关键材料和技术，满足战略新兴产业配套发展需求。培育一批创新能力强、具有核心竞争力的骨干企业、建立起具备较强自主创新能力和可持续发展能力、产学研用紧密结合的产业体系；主要品种能够满足国民经济和国防建设的需要，部分材料达到世界领先水平，初步实现材料大国向材料强国的战略转变。
“十三五”以来，中石化、中石油、中国化工等一批央企，始终把高分子材料领域的创新、产品结构调整作为发展和培育企业核心竞争力的重点；烟台万华、上海华谊、浙江华峰、新和成等一批新材料领域的领军企业也正在成长；浙江石化、大连恒力、江苏盛虹等一批市场打拼能力很强的企业以及中煤能源等煤化工企业，也正在重点培育高分子材料产业；湛江、大亚湾、宁波、南京、长兴岛等一批新材料产业基地也都在快速推进中。
01 | 合成树脂现状
2018年总产量8558万吨，同比增长4.2%；进口量2995.5万吨，低于上年的3195.9万吨；表观消费量1.09亿吨，这是自2015年以来连续5年消费量过亿吨。五大通用塑料基本情况：我国聚乙烯产能1844万吨，去年产量1583.5万吨，同比13.3%；进口1402.5万吨，同比18.9%；表观消费量2781.6万吨，同比11.7%；对外依存度49.6%。聚丙烯总产能2450万吨，去年产量2200万吨，产能利用率89.8%；进口440万吨，表观消费量2640万吨，同比8.7%。聚氯乙烯产能1986万吨，产量1873.9万吨，同比5.6%；进口93.7万吨，出口77.4万吨，表观消费量1890万吨，同比7.1%。聚苯乙烯产量175.7万吨，进口115.3万吨，表观消费量258.9万吨，同比6.2%。ABS树脂产量325.8万吨，进口201万吨，同比12.5%；表观消费量522.3万吨，同比4.5%。
02 | 化工新材料现状
化工新材料通常指工程塑料、特种工程塑料、高性能纤维、功能性膜材料，有的把聚氨酯材料、高端聚烯烃、电子化学品也包括在内。五大工程塑料：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、PBT、聚苯醚；五大特种工程塑料：聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮，随着技术的进步和不断创新，尤其是特种工程塑料的种类近几年得到拓展，品种和性能都不断增强。化工新材料因其质量更轻、性能更优异、功能性更强，尤其是技术要求和技术含量更高；化工新材料及其改性材料或复合材料，一直是一个国家化工技术水平的重要体现，又加上具有传统化工材料以及金属材料都不具备的更优异的特性，已经成为世界各国高端制造业不可或缺的重要配套材料，汽车的轻量化、特别是新能源汽车和无人驾驶技术的发展，民用客机的大型化、譬如A380、梦幻787以及我们的C929等；以及电子信息、人类宇宙探索和太空行走、国防军工的隐形技术、航母潜艇等深海远洋，都离不开化工新材料为之配套。美欧日等发达国家及其全球化工50强的跨国公司，一边加大化工新材料领域的创新力度，一边加快传统化工材料的高性能化，近十几年以来基本上都已完成由传统化工向化工新材料领域的转型。
据《中国化工新材料产业发展报告》的统计和分析，2017年我国化工新材料产量约1894万吨，而消费量约2930万吨，自给率只有64%；其中工程塑料产量271万吨，消费量约447万吨，自给率约61%；其中PC产能达120.5万吨，产量65万吨，产能利用率53.9%，去年进口141.7万吨，表观消费量约180万吨；聚甲醛产能47万吨，去年产量27万吨，产能利用率57.4%。功能性膜材料产量约30万吨，消费量约50万吨，自给率约60%；电子化学品产量约45万吨，消费量约75万吨，自给率约60%；高端聚烯烃产量492万吨，消费量约1049万吨，自给率约46.9%；聚氨酯材料产量750万吨，消费量约853万吨，自给率约88%。总体看：高端聚烯烃、高性能纤维、高性能膜材料以及高端电子化学品，都与世界先进水平存在更大差距。
03 | 合成橡胶现状
2018年产量559万吨，同比7.1%；进口量591万吨，同比1.2%；表观消费量1116万吨，进口依存度49.9%。合成橡胶中乙丙橡胶进口数量最高173.4万吨，丁苯橡胶进口数量第二51.2万吨，同比7.8%，丁基橡胶进口25.1万吨，丁二烯橡胶进口19.4万吨，丁腈橡胶进口14万吨。
04 | 合成纤维现状
合成纤维具有耐磨、耐蚀、不缩水、挺阔不易折等优点，尤其是与天然纤维混纺制成衣物受到人们的欢迎。据统计，合成纤维的产量已超过天然纤维的产量。尼龙是杜邦公司首先人工合成的纤维锦纶、聚酯纤维涤纶是产量最大的一类、腈纶聚丙烯腈是弹性最好的一种、维纶聚乙烯醇纤维有“合成棉花”的美誉，还有聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维等。近几年又开发成功芳纶、聚酰亚胺、聚苯硫醚、超高分子量聚乙烯等高性能纤维，这些合成纤维不仅可以应用于人们的衣物穿着，还应用于轮胎帘子线、缆绳等工业领域，还应用于降落伞绳、防弹衣等国防军工领域。合成纤维单体中多年一直靠进口的乙二醇产能1063万吨（其中乙烯法603万吨、煤/合成气法410万吨），去年产量679.3万吨，产能利用率64%；进口量954万吨，表观消费量1633.4万吨，自给率41.6%；去年贸易逆差90亿美元，同比20.8%。PX产能1379万吨，产量1109万吨，产能利用率约75%，去年进口1590万吨，同比增长9.9%，表观消费量2699万吨，自给率41.1%。
2、高分子材料可持续发展面临的挑战与制约我国高分子材料经过几十年来的持续创新和发展，无论是研发成果、技术进步，还是产业化水平和产业集中度，都有明显的进步和提升。但是，冷静分析、尤其是与发达国家和跨国公司对标来看，我国高分子材料未来可持续发展存在着自身的制约和全球共性的挑战。
01 | 低端过剩高端缺乏的结构性矛盾还很突出
近三年来石化全行业淘汰落后产能、加快转型升级取得了明显成绩，但是“低端过剩、高端缺乏”的结构性矛盾尚未根本改观，我国高分子材料领域情况类似。聚氯乙烯、聚苯乙烯以及工程塑料的聚甲醛、PBT等的基础型通用型树脂都呈现过剩状态，属于高分子材料领域的高端产品还是依靠大量进口满足市场需求，如茂金属聚烯烃及其弹性体材料。2018年石化全行业贸易逆差高达2812亿美元，大幅增长了42.5%，其中合成树脂、合成橡胶和合成纤维单体三类合计逆差567亿美元，占比超过20%；进口量和贸易逆差较大的品种有：聚乙烯进口1402.5万吨，同比增长18.9%，其中HDPE进口673万吨，同比增长5.2%，LLDPE进口436.7万吨，同比增长44.3%；聚乙烯的贸易逆差171亿美元，同比增长23.7%。聚丙烯贸易逆差37亿美元，同比增长8%。合成橡胶贸易逆差88.2亿美元，其中乙丙橡胶贸易逆差24亿美元，丁苯橡胶贸易逆差9亿美元，同比增长5.9%。PC贸易逆差37亿美元，同比增长14.3%。聚酰胺贸易逆差17亿美元。聚甲醛进口约34万吨，同比增长9.7%。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）进口22万吨，同比增长15.7%，逆差都在6亿美元左右。再如聚氯乙烯我国产能产量都是世界第一，可是去年还进口了93.8万吨，贸易逆差9亿美元，进出口均价也存在明显差距，进口均价1064美元/吨，而出口均价是968美元/吨；合成橡胶中丁苯橡胶进口均价2054美元/吨，出口均价1928美元/吨，丁腈橡胶进口均价2274美元/吨，出口均价1881.7美元/吨。
另一个表现是产品的品牌型号少、专用料少。例如用于高端膜的茂金属聚乙烯专用树脂、茂金属聚合的乙烯与α-烯烃共聚产品、茂金属均聚聚丙烯树脂、高性能聚烯烃弹性体等产品以及汽车高端专用树脂、电子电器专用树脂、个人护理和医用专用树脂等种类和型号偏少。我跟一些从事薄膜加工的企业家座谈时了解到，他们基本都是用跨国公司供料，原因就是国内企业专用料少、质量稳定性差。
02 | 关键技术和核心技术制约还很突出
最典型的是茂金属聚合技术，茂金属烯烃聚合工艺具有更高的灵活性和可控性，广泛应用于通用塑料、弹性体以及工程塑料等，是当前烯烃聚合过程中发展很快的新工艺。埃克森美孚、陶氏、利安德巴塞尔、北欧化工等跨国公司均处领先地位。我国从上世纪九十年代开始组织国家技术攻关，还专门组建了国家工程技术中心，二十多年过去了，齐鲁、大庆、独山子、沈化现在都有产品供应市场，但是产业化规模、产品型号等都难以满足市场需求，茂金属聚烯烃消费量的自给率不到30%。另一个例子是尼龙66的主要单体己二腈的生产技术，尼龙66既可以做工程塑料也可以做化学纤维，广泛应用于汽车、电子电器、机械仪表仪器、航空航天工业、轮胎帘子线、民用制品等。我国尼龙66产能43万吨，去年产量30万吨，表观消费量约50万吨。但是我国尼龙66的生产严重受己二腈的制约，由于不掌握己二腈的生产技术，国内尼龙66的生产企业只能外购己二腈或己二胺，致使利润的大头被跨国公司获取。辽阳曾经引进法国技术，但由于消耗高、流程长、经济不过关而停产，后来山东润兴建设了丙烯腈电解法工艺，但是开车时发生了爆炸，至今未复产。目前己二腈生产技术最具代表性的是英威达公司的丁二烯法和奥升德公司的丙烯腈电解二聚法，这两种工艺各有优缺点，但都是成熟的；我刚刚访问了奥升德公司，他们非常重视在中国的发展，但是近期没有技术转让的想法，英威达近期也没有技术许可的可能，最近确定在上海化工园区建设30万吨己二腈装置，所以国内己二腈生产技术还将长期被跨国公司垄断，国内尼龙66及尼龙610产业的发展还将严重受制于人。此外，膜材料的制备技术，不论是烧碱工业用离子膜、还是新能源、高端显示屏用膜、医疗用膜，目前也都是由于核心技术不掌握，主要依靠进口满足市场需求，如医疗透析用膜，国内透析膜及组件的70%都是依靠德国和日本进口。
03 | 塑料垃圾污染已成为全球共同关注的问题
由于化学合成材料难以降解，高分子材料使用以后随意废弃造成的污染问题日趋严重，塑料垃圾污染已成为全球共同关注的焦点。统计显示，人类迄今生产的83亿吨塑料制品中约63亿吨被弃置，只有9%被回收再利用，79%进入了垃圾填埋场或自然环境中。因为塑料垃圾还能够长距离迁移，很多塑料垃圾通过河流、雨水冲刷等多种途径进入了海洋，并在海洋环境中不断累积，这些塑料垃圾受风浪和紫外线影响，逐渐破碎成微小颗粒，科学家发现最后这些为塑料微粒通过食物链又回到了我们的餐桌。塑料在人们日常生活和国民经济中的重要性不必多言，但是塑料垃圾带来的污染也不能视而不见，我们也相信随着科技的进步和生态意识的增强一定得以解决。今年1月16日，由巴斯夫、陶氏、埃克森美孚、科思创、三菱化学、帝斯曼、壳牌、道达尔等近30家跨国公司组成的“终结塑料垃圾全球联盟（The Alliance to End Plastic Waste，简称：AEPW）”正式宣告成立，计划在15年内投入15亿美元，致力于开发全新解决方案，以减少和管控塑料垃圾，并推广塑料制品回收方案，促进实现循环经济。希望我国高分子材料领域的专家学者和企业家们以及广大塑料制品的生产者和消费者，都能高度予以关注并付诸具体行动，无论从产业链、还是再利用都能为解决塑料垃圾污染做一份贡献。
高分子材料既是国民经济的重要基础性产业，也是一个国家先导性的产业，既属石化行业内的战略新兴产业，也是电子信息、航空航天、国防军工、新能源等战略新兴产业的重要配套材料，不仅自身技术含量高、附加值高，而且是石化产业转型升级的重要方向。所以，高分子材料未来的可持续发展十分重要。
01 | 创新是可持续发展的关键要素
创新驱动已确立为石化产业“十三五”两大发展战略之一，化工新材料也确立为石化行业科技发展指南的五大重点领域之一。联合会协助组织高分子材料国家重点专项研发项目，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等。今后高分子材料领域的创新应密切跟踪国际科技领域的新进展和产业发展的新变化，瞄准产品的高端化差异化和专用化，加强以企业为主体的创新体系建设，集中力量攻克一批“卡脖子”技术、补短板技术、颠覆性技术，建设一批高质量、高水平的公共创新平台和创新联盟，强化创新人才和创新团队的培育和成长，同时，面向新能源、高端制造国家重点工程和战略新兴产业，突出化工新材料和专用化学品，加大创新力度，实现可持续发展。
02 | 绿色发展是可持续发展的根本之策
在全球石化产业结构深度调整的大背景下，绿色发展已成为科技革命和产业结构优化升级的主要方向，是推进供给侧结构性改革和高质量发展的重要手段。石化联合会配合发改委和工信部研究制定了《促进石化产业绿色发展指导意见》，并向全行业发布了《石化行业绿色发展行动计划》，高分子材料领域在不断强化循环化资源化再利用的同时，还应当不断深化绿色制造体系建设，加大培育绿色发展典型示范，积极采用先进绿色的工艺技术实施清洁化改造。例如最早的传统材料聚氯乙烯，针对我国的资源禀赋和石油对外依存度不断升高的状况，不可能像发达国家都采用乙烯路线，电石法工艺还将长期发挥作用，面临执行国际公约、消除汞污染的问题，已全部采用低汞催化剂，无汞工艺也在加快研发进度，电石渣资源化再利用也都取得较好的效果，通过技术升级和改造，实现绿色发展的源头控制和过程化正在不断进步。
高分子材料领域的生物降解材料是解决塑料垃圾污染的重要途径，是未来发展的重要趋势，也是当前全球关注的热点和进步很快的一个重要方向。我国最早产业化的生物法高分子材料是聚丙烯酰胺，经国家科技攻关、由上海农药所研发成果，在胜利油田、北京等地首先实现产业化，比原来的化学法有着更多的优点和竞争优势，在三次采油和水处理行业获得广泛应用。中科院长春应化所、过程所、化学所、上海有机所、成都有机所以及南京工业大学、北京化工大学、南开大学等单位，都在生物化工的技术与工程方面都取得了很多成果，近几年我国及全球生物技术进步很快，生物可降解材料也取得明显进展，我调研过的海正生化的聚乳酸、凯赛科技的尼龙56都已实现产业化，在东源科技调研时了解到正在开发丁二酸丁二醇酯，带队访问三菱公司时看到了他们开发成功的生物法聚碳酸酯工程塑料，其光学性能优于双酚A型PC，并已做成汽车全景天窗。
美国、德国、日本、英国、荷兰、巴西等发达国家和生物资源丰富的地区，都高度重视并加快生物降解材料的研发、产业化和应用，这是高分子材料可持续发展的重要未来；微生物发酵合成聚羟基脂肪酸酯以及生物可降解聚酰胺、聚氨酯、聚酯等产品都已取得较好效果并获得比较广泛的认可。
03 |对标国际一流是实现强国目标的重要举措
我国多年来一直是高分子材料的生产和消费大国，但是与发达国家和跨国公司一直存在不小的差距，高分子材料作为先导性的产业，做强做优是未来可持续发展的首选。按照培育具有国际竞争力的世界一流企业的目标，高分子材料企业应选取陶氏、杜邦、三菱、LG、科思创等具有全球竞争力的跨国公司，也可以借鉴索尔维、萨比克、帝斯曼、英威达等公司转型升级的成功做法和经验，强化与世界一流企业对标，突出自己的主业和优势，在做强主业和核心竞争力上狠下功夫。
特别是要对标巴斯夫、埃克森美孚拟在湛江、大亚湾新建的新材料基地，希望新进入炼化一体化的企业在起点较高的基础上，在产业链设计、发展战略、竞争力分析等方面，也要与跨国公司认真对标，努力向世界一流企业特别是竞争对手学习，向着具有全球竞争力的世界一流企业迈进。力争经过15年左右的努力，培育一批创新能力强、具有全球竞争力的高分子材料领域的世界一流公司和产业集群效果突出的产业基地。
04 | 把握新技术新趋势是可持续发展的重要方向
如埃克森美孚的原油直接制化学品新工艺，这是全球唯一的一套工业化装置，已经运行了5年，其工艺特点是省去传统的炼油过程，将原油直接供给裂解炉，分别在裂解炉的对流段和辐射段间加一个闪蒸罐，因原料不同其化学品产出率50%~70%不等；刚刚论证拟在大亚湾投资342亿元，建设120万吨乙烯装置，年加工轻质原油579.6万吨，生产化学品311.5万吨，其中烯烃的产量高达203.9万吨，进而生产茂金属聚乙烯和高抗冲、均聚聚丙烯。
再就是一批正在研发中的新技术如合成气直接制烯烃、甲烷直接制烯烃，以及我这次访问美国西南研究院了解到他们正在研发的碳氢化合物经薄膜反应器制聚合物等，这些颠覆性的技术都是跟高分子材料直接相关的，我们应当高度关注其进展并予以把握。
05 | 市场竞争将进一步加剧是不可回避的现实
近几年得益于页岩气革命，高分子材料再次出现扩能高峰，2018年五大通用合成材料新增产能1097万吨，远高于新世纪以来8年的平均增速765万吨；尤其是北美丰富的乙烷资源和海湾地区的轻烃资源，新增产能主要是聚烯烃，增量占五大通用树脂新增产能的82%，美国新增聚乙烯占全球新增量的45.8%。预测2019年还将新增产能约1000万吨，北美和亚洲将是增长最快的两极，北美新增聚乙烯将占全球新增量的42%，亚洲新增聚丙烯将占全球新增量的58%，因此全球市场的竞争将进一步加剧。
国内情况看：从在建和拟建的轻烃裂解及煤/甲醇制烯烃的相继投产，今年将新增乙烯产能500万吨，乙烯总产能将达到3050万吨、2025年将达到5000万吨；今年将有9套聚乙烯装置投产，新增产能400万吨，聚乙烯总产能将达到2244万吨，2025年将达到3300万吨。2019年丙烯新增产能在400-500万吨，总产能将突破4000万吨，2025年总产能将达到5600万吨；聚丙烯今年将有14套装置投产，新增产能450万吨，总产能将达到2900万吨，明年聚丙烯的产能将超过3100万吨。
另如新材料领域的聚碳酸酯，目前在建项目就有17个，全部建成的话将新增产能257万吨，规划建设的还有4个、产能133万吨；预测2020年我国聚碳酸酯产能将接近380万吨，而消费量不会超过230万吨，2025年产能将达到520万吨，消费量也就300万吨左右，可想其市场的竞争状况。
此外，尼龙6和66、聚苯硫醚、PBT、高吸水性树脂、碳纤维、超高分子量聚乙烯等产品，其产能也都在快速扩张中，下一步市场竞争也将进一步加剧。
文章来源：中国化工信息周刊 官方微信，更多化工信息请关注中国化工信息周刊（ID：CCN-weekly）
