氟硅材料是高分子材料中综合性能最优异的化工新材料,其表现出的特殊性能和特殊作用是许多领域和现代科技必不可少的。氟硅材料也是《中国制造2025》重点支持发展的新材料之一,应用领域几乎涉及国民经济所有重要支柱产业,已经成为国家战略性新兴材料的重要组成部分。氟硅材料还是发展新能源等其他战略性新兴产业和提升传统产业所需的配套材料,对促进我国制造业结构调整和产品升级起着十分重要的作用。氟硅材料也已成为人民日常生活不可缺少的高性能材料。经过我国氟硅行业几代人的共同努力,特别是经过了“十一五”和“十二五”的高速发展,我国氟硅材料目前无论是在生产规模还是产业技术上都取得了令人瞩目的成就。
有机硅:全方位体系建成
我国有机硅起步于20世纪50至70年代,成长于20世纪80至90年代,在2000年以后得到快速发展。20世纪80年代以前,我国有机硅聚合物及其终端产品主要在单体厂和科研院所生产。1957年沈阳化工研究院首次成立有机硅单体车间,一次获得数十公斤甲基氯硅烷单体,首先研制成功国产硅橡胶。20世纪80年代以后,随着有机硅应用领域的扩大,生产厂家大量涌现,尤其是珠江三角洲和长江三角洲等经济发达地区建立了一大批具有一定规模的有机硅下游产品工厂。2018年,我国共有11家(不含停产2家)甲基单体企业,分布于全国7个省区,总产能约300万吨,单体产量约240万吨;单体产能约占全球55%,产量和消费量约占48%。在聚硅氧烷方面,2014年我国结束了初级形状聚硅氧烷长达几十年依赖进口的局面,首次实现了净出口0.29万吨;此后出口量逐年大幅增长,2018年净出口达到9.64万吨。
经过几十年的发展,我国已成为全球有机硅工业的产业大国,建成从基础原材料、有机硅单体、中间体到各类终端产品的生产体系,从有机硅教学、科研、工程化开发和设计、专用设备、分析检测、自动控制、仓储物流、安全环保等配套齐全的有机硅工业体系。世界有机硅工业历经80多年的发展,中国有机硅也历经60多年发展,如今世界有机硅和中国有机硅格局都发生了重大变化。两个最为显著的特点是,中国占据了全球有机硅产能的一半以上;世界行业巨头仍然牢牢把控着有机硅的市场主动权,最大的5家公司为美国道康宁、中国蓝星、美国迈图、德国瓦克和日本信越,约占全球有机硅单体总产能的60%,并控制着高端产品主动权。
值得一提的是,有机硅为我国国防军事工业的发展做出了重大贡献。有机硅材料在国防军事工业中用量虽然不大,但种类多、技术要求高,其重要性非常突出。我国自主研制的各类有机硅材料已成为国防现代化建设不可或缺的重要配套材料,为两弹一星、载人航天,以及几乎所有国家重大工程的顺利实施提供了有力保障。
展望未来,我国有机硅材料总体发展趋势是向规模化、高性能化、功能化、复合化、绿色化、低成本和高附加值方向发展。一是有机硅单体生产已从震动走向平稳时代,必须依靠较大的生产规模、较高的综合利用水平、较强的科研开发能力等才能在激烈的市场竞争中生存和发展。二是110硅橡胶、107硅橡胶、二甲基硅油、硅树脂基础聚合物、常规混炼硅橡胶等通用型、大宗初级产品的生产将进一步向单体企业集中;以骨干企业为核心,建立有机硅产业园区,集聚从单体、中间体、助剂、终端产品、综合利用等有机硅产业链上相关企业和研究机构;通过产业集群化发展,把上中下游产业有机结合起来,使企业的经济效益、安全效益、环保效益最优化,提高企业的可持续发展能力。三是鉴于有机硅材料在建筑、纺织、家用电器等传统领域的应用已得到充分发掘,今后应重点开发有机硅在电子信息、电力电气、新能源、核电、高铁及轨道交通、船舶及海工装备、安全环保、医疗卫生、居家用品,以及替代石油基合成材料方面的应用。四是改变跟踪模仿和低价竞争的发展模式,重视人才培养,加大科研投入,提升创新能力,突出个性化发展、特色化发展、差异化发展,推动我国有机硅产业升级,加速由规模速度型发展向质量效益型发展的转变。
氟化工:由大转强的路途中
我国氟化工工业起步于1958—1980年,成长于20世纪80至90年代,快速发展于2000年以后。1958年,中国科学院化学所首先在实验室合成了偏氯乙烯单体和三氟氯乙烯单体,并聚合得到共聚氟橡胶23,自此我国氟硅行业规模迅速发展,技术水平不断提高。
总体来看,我国氟化工行业发展历程分为3个时期:起步期、成长期、快速发展期。在起步期,我国氟化盐车间建成投产,实现了氟化盐、氟制冷剂、无水氟化氢(AHF)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟橡胶等氟聚合物及相关产品从无到有的发展,实现了很多零的突破。在成长期,我国能够稳定规模化生产PTFE;开发了3000吨级的AHF新工艺;开始进入生产氟制冷剂、含氟芳香族中间体的行列;开始了全氟离子交换膜、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、氟树脂F40、全氯氟烃(CFCs)和Halons替代品等高端氟产品的研究。进入快速发展期,我国ODS替代品的生产规模超过100万吨,成为了全球过渡替代品最大生产国;开始利用低品位萤石或者副产氟资源制备AHF,实现资源综合化利用;一批世界有影响力的氟化工园区建成,一批优秀企业集聚在园区,建立了完整产品链,布局了合理产业结构。
从生产规模和进出口量来看,经过几代氟化工人的努力,我国无机氟化工、氟碳化学品、含氟聚合物、含氟精细化学品四大类产品总产能超过500万吨,产能和消费量均占全球50%以上,年销售额近700亿元,成为继北美、欧洲、日本之后的氟化工生产、消费大国。2018年我国进口氢氟酸1.06万吨,同比增长30.06%;出口氢氟酸 27.32万吨,同比增长8.11%。2018年我国进口初级形态的聚四氟乙烯6340.06吨,同比增长1.32%;出口初级形态的聚四氟乙烯22908.14吨,同比减少8.34%;进口初级形态的其他含氟聚合物12461.51吨,同比增长2.62%;出口初级形态的其他含氟聚合物24151.50吨,同比减少1.04%。
近十年,是我国氟化工由大转强的重要十年。我国氟化工行业发生了巨大变化:一是产业集中度不断提高,真正形成产业链优势和拥有国际市场竞争力的企业,包括东岳集团和巨化集团为代表的一南一北两个龙头氟化工企业,以及中化蓝天、多氟多、江苏梅兰、三爱富、浙江三美、中昊晨光、理文等骨干企业;二是走向产业链高端,替代国外产品。特别是在含氟聚合物方面,国内几家龙头企业开始做强、做细、做精、做专,在本土市场和部分国际市场开始了替代国外巨头的产品,与之形成直接竞争的局面;三是应用领域不断拓宽,大量替代传统中低材料;四是一批自主创新的科技成果赶超西方发达国家,特别是东岳集团与上海交大联手对行业难题——氯碱离子膜的攻克,以及对氢燃料电池膜技术的掌控,备受瞩目;五是形成了国有、民营、国外企业群雄逐鹿的竞争局面。例如,东岳、多氟多、三美、理文等民营企业和梅兰等经过国有改造的民营企业,在强大的体制机制活力下发展迅速;巨化、中化蓝天、三爱富等国有企业保持着较强的竞争力;而科慕(杜邦)、3M、ACG(旭硝子)、苏威、大金、阿科玛等国外企业仍然以较明显的优势掌控着高端市场。
未来,我国氟化工产业将坚持“转型升级,创新发展”,在挑战和机遇中迈向氟材料工业强国。从国际上看,全球化工产业一体化在加速,发达国家的氟化工生产能力正在向发展中国家转移。我国的氟化工凭借资源、市场、产业链的优势,先进技术和合作伙伴引进来的机会将显著增加,国内企业可以借鉴国外先进技术和管理经验,不断提升技术、管理和国际化水平,提高氟化工产品的质量档次与环保标准,全面提升国际竞争力。
从国内看,转型发展提质增效将成为未来氟化工发展的主旋律、主基调。我国经济的“新常态”将推动氟化工行业平稳增长、可持续发展。随着我国经济平稳发展,制造业转型升级,新型产业崛起,整体水平的提高,国内需求不断持续增长,向国外走出去发展市场不断拓展,新技术、新替代、新应用推动氟材料产品的需求。今后要坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国,为氟化工行业发展提供机遇和保障。