“十三五”以来，我国化工新材料的一批重大关键技术取得了突破性进展，产业体系不断健全，规模持续扩大，目前已成为我国化学工业发展最快、发展前景最好的转型升级方向。2020年我国化工新材料年产能超过3600万吨，较2015年提高46%。但在其发展过程中仍存在高端供应不足、核心技术受制于人、产学研用体系不完善等一系列问题。10月21—22日在广西北海召开的“2021年（第十届）化工新材料（北海）大会”上，与会专家学者和企业家就当前我国化工新材料产业发展现状、存在问题以及未来趋势等作了深入探讨。
重点围绕八大化工新材料
作为材料工业的先导，化工新材料对国民经济各个领域，尤其是高技术及尖端技术领域具有重要的支撑作用。“十四五”时期，是我国国民经济由大变强、由强变优的关键时期，加快培育和发展化工新材料产业，对于材料工业升级换代，保障国家重大工程建设，促进传统产业转型升级，构建国际竞争新优势具有重要的战略意义。
工信部原材料司原副司长袁隆华指出，化工新材料是“十四五”时期石化产业高质量发展的重要抓手。近年来，我国在化工新材料领域主要取得了以下几方面的成绩：一是产业规模不断扩大，能满足大部分基础性产业的需求；二是产、学、研、用脱节的情况已经得到高度重视，正在逐步改观；三是涌现出一批实力较强的化工新材料企业。但在迈向国际先进水平上，我国在化工新材料方面，特别是高端材料方面，仍有较长的路要走。因此，袁隆华建议：一是要加快攻克关键领域亟需的技术壁垒，早日实现材料自主可控。2020年我国化工新材料自给率仅为71%，在一些关键的树脂材料、特种纤维、高性能膜材料和电子化学品等领域，短板问题十分突出，严重制约了下游高端制造业的发展。二是要实现产品生产的系列化，增强定制化服务的能力，促进上下游协同发展。相关化工新材料企业应加强与下游沟通，根据客户需求开发专用牌号，完善产品组合，提高配套能力。三是要抢抓新机遇，重视前沿技术突破。在5G新材料、电子化学品、绿色低碳材料等前沿领域，应集合科研院所的力量，加速产业布局，抢占技术制高点，扩大技术优势。
中国化工信息中心主任、中国化工情报信息协会会长揭玉斌指出，当前我国化工新材料产业存在的高端供应不足、研发投入不够、核心技术被“卡脖子”、配套关键技术装备仍存短板等问题，制约了我国化工新材料产业的高质量发展。他建议，“十四五”时期，我国化工新材料行业要加快关键产品补短板，增强自主保障能力。重点围绕航空航天、电子信息、新能源等行业对高端化工新材料的需求，优先选择产业安全急需、研发基础较好、市场潜力较大的产品作为攻关重点；选择一批需求量大、应用面广、有较好技术基础的重点化工新材料产品，解决性能提升和成本较高的问题。针对下游产业对产品性能的要求，加强应用研究与开发，增强专业化、批量化、定制化服务能力，促进产业链上下游协同发展。同时，跟踪全球石油和化学工业科技发展趋势，发挥高校和科研院所力量，积极开展前沿材料的研究布局。
中国石油和化学工业联合会副会长孙伟善表示，“十四五”期间，化工新材料产业要重点围绕高端聚烯烃塑料、工程塑料及特种工程塑料、聚氨酯材料、氟硅材料、特种橡胶及弹性体、高性能纤维及复合材料、功能性膜材料、电子化学品等其他特种功能材料这八大化工新材料，重点突出攻克面向重大需求的“卡脖子”技术、优化一批产业化项目、突破一批关键配套原料、抢占一批高科技制高点、建设一批高水平创新平台、培育一批领军企业特色产业聚集区这六大任务，组织实施汽车及轨道交通轻量化专项工程、高性能膜专项工程、电子化学品专项工程、生物基及可降解塑料专项工程，以及配套专用装备提升专项工程这五项重点工程。
与会院士、专家分别就各自研究的膜、纤维素、工程塑料等材料的现状及未来发展作了深入分享。
膜产业发展的六大特点
中国工程院院士、杭州水处理技术中心研究员高从堦表示，我国是膜的应用大国，但不是膜科技和产业强国。我国膜产业在基础研究、原创技术、材料、关键器件及装备、产业链完整性等方面均有待强化。近几年，先进功能膜材料应用领域不断拓展。例如，超滤膜主要用于油水分离、水再用、大规模饮用水净化；纳滤膜主要用于饮用水深度净化，染料、生物质等纯化和浓缩；反渗透膜主要用于海水和苦咸水淡化、水回用、超纯水、零排放；离子交换膜主要用于浓盐水浓缩与零排放、电池隔膜、超纯水(EDI)；气体分离膜主要用于O2/N2、CO2分离、H2燃料电池、烯/烷、芳/脂、有机蒸气回收；渗析膜主要用于血液透析和酸碱回收；渗透汽化膜主要用于有机物的脱水和回收，以及有机物除杂……
近年来，我国膜产业的发展主要呈现以下特点：一是发展快、需求量高，在传统产业改造、环保领域和水务领域大有可为；二是企业规模小，我国膜工业产值偏低，约占全球膜工业总产值的15%；三是膜产业配套能力不足，我国膜用基础原材料，如膜用高聚物产品质量难以满足工业生产要求；海水淡化用泵、阀和能量回收装置等主要依赖进口；四是自主创新能力不足，我国膜材料长期以来依赖进口；五是应用领域窄、层次低，我国液体分离膜技术90%左右应用于水处理和海水淡化领域，高端领域仅占膜市场的10%左右；六是市场规范化不足，统一的技术标准和市场准入制度亟待加强，以利于膜产业长远健康的发展。
纤维素及衍生物需求将加速增长
俄罗斯自然科学院院士、杭州市化工研究院院长姚献平介绍，纳米纤维素是具有一维尺寸小于100nm的微细纤维，包括纳米纤维素晶体（CNC）、纤维素纳米纤维（CNF）、微纤化纤维素（MFC）和细菌纳米纤维素（BC）。作为生物基材料的典型代表，纳米纤维素保留了天然纤维素的性质，同时还具备高强度、高结晶性、高比表面积、高抗张强度等特性，能够有效改善材料的光、电、磁等性能。在纸基功能材料、轻质高强复合材料、精细化工、医药载体和化妆品等领域具有广阔的应用前景，被称为最具潜力的未来新材料之一，并被视为“后碳纤维时代”的新材料，未来有望取代金属和塑料。目前，杭州市化工研究院已建成210kg/d纳米纤维素中试示范线，计划到2024年建成1000kg/d示范生产线，可以提供一定量的标准化产品，为其工业化应用打下了坚实的基础。
当前纳米纤维素已成为全球的研发热点，但在产业化应用方面还有待突破。主要有以下五大原因：一是制备技术需要多学科技术集成，综合技术要求高等；二是专用装备研发滞后；三是制备成本高，产业化难度很大；四是应用涉及交叉领域；五是改性技术与系列化专用产品有待深化开发。因此，姚献平提出以下四点建议：一是加强原创性专用技术装备开发，尽快形成产业化规模；二是加强交叉领域应用技术研究，争取在多领域实现高值化应用；三是加强多学科联合攻关，争取成为全球本领域第一方阵成员；四是政府给予充分重视，加强政策扶持。
泰安赛露纤维素醚技术研究所所长、高级工程师邸勇介绍，纤维素醚是纤维素经过醚化改性纤维素多糖高分子中的羟基形成的一大类精细化学品。由于其性能优越、用途广泛，所以被称为“工业味精”，可广泛应用于航空航天、医药、食品、化妆品、新能源电池、建筑节能、涂料、陶瓷和油田开采等领域。医药和食品行业常用的纤维素醚主要包括甲基纤维素（MC）、乙基纤维素（EC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（L-HPC和HPC）、羟丙甲纤维素（HPMC）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、羧甲基纤维素钙（CMC-Ca）、交联羧甲基纤维素钠和羟丙甲纤维素钛酸酯（HPMCP）等。
近年来，纤维素醚类系列产品在医药的食品领域的应用和需求增长很快，2019年医药和食品领域纤维素醚系列产品的需求量约15万吨。预计未来五年的年需求增长会超过15%，2025年纤维素醚产品在大健康领域的总需求量将达到30万吨。
工程塑料的研发仍大有可为
工程塑料既是国民经济的重要基础性产业，也是战略新兴产业，更是电子信息、航空航天、国防军工和新能源等行业不可或缺的配套材料，不仅自身技术含量高、附加值高，而且是产业转型升级的重要方向。中国合成树脂协会会长郑垲指出，未来几年，我国工程塑料和化工新材料领域，国家将布局碳纤及复合材料、高端关键材料、高温合金、军用新材料、新型显示及其关键材料、稀土新材料、先进半导体材料、材料基因创新平台等八方面任务。目前，我国工程塑料产量为290万吨，消费量约480万吨，自给率约61%，主要包括聚碳酸酯、聚甲醛、功能性膜材料和电子化学品。总体来看，高端聚烯烃、高性能纤维、高性能膜材料和高端电子化学品，都与世界先进水平存在较大差距。郑垲表示，今后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，集中力量攻克一批“卡脖子”技术、补短板技术和颠覆性技术，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，面向国家重点工程和战略新兴产业，加大创新力度，实现可持续的健康发展。
作为五大工程塑料之首，尼龙（PA）是少数国内未来市场增速预计在两位数以上的材料之一。据Markets数据，2020年全球PA市场规模约达437.7亿美元。河南省“先进尼龙材料及应用重点实验室（郑州大学）”主任刘民英指出，目前商业化生产的耐高温PA主要是分子链中包含苯环（对苯二甲酸、间苯二甲酸）的半芳香PA。耐高温PA由于价格是普通PA的2~3倍，所以利润空间较大。目前我国耐高温PA市场仍然由杜邦、索尔维、帝斯曼等国外企业所占据。但近年来，国内郑州大学、金发科技等单位通过持续不断的研发投入，已拥有较多的耐高温PA专利，但只有少数产品实现了商业化。国内耐高温PA的产品规格较少，性能及稳定性较差，对进口依赖较高，未来发展空间广阔。
近几年，耐高温PA领域主要需完成以下研究工作：一是挤出级高分子量半芳香PA的合成技术开发；二是纺丝级窄分子量分布的半芳香PA合成技术开发；三是脂环族PA合成技术开发；四是连续直接固相聚合技术及装备开发；五是PA盐直接固相聚合的反应机制、调控机制、链反应规律和链聚集规律，构效关系，为高流动性注射级、挤出级和纺丝级树脂的开发提供理论支撑。
聚酰亚胺（PI）是指分子主链中含有酰亚胺环（-CO-NH-CO-）的芳杂环高分子化合物，其家族非常庞大，主要包括热固性聚酰亚胺树脂和热塑性聚酰亚胺树脂两大类，在高分子材料中属于顶端的存在，被誉为“21世纪最有希望的工程塑料之一”。中国科学院化学研究所研究员杨士勇介绍，PI是目前耐热等级最高的有机高分子材料，具有耐高温/耐低温、高抗蠕变/尺寸稳定、低热膨胀、高电绝缘、低介电损耗、低吸潮/湿热稳定、耐化学腐蚀和耐辐照等多重优异性能。由于其加工的灵活多样性，PI材料具有耐高温PI薄膜、耐高温PI纤维、耐高温复合材料、耐高温结构泡沫、光电层膜树脂等多种形式。目前，PI的应用主要有：高性能PI薄膜应用于挠性印制电路；高耐热聚甲基丙烯酰亚胺泡沫（PMI）及PI结构泡沫应用于航空航天；耐高温PI树脂基体应用于航天航空；光敏性PI树脂应用于集成电路制造与封装。
其中，PI薄膜被誉为“黄金薄膜”，与碳纤维、芳纶纤维并称为制约我国高技术产业发展的三大瓶颈性关键高分子材料之一，尤其高耐热PI薄膜被认为是未来柔性太阳能基板的核心材料。当前，国产化PI薄膜技术水平为：薄膜幅宽为1500mm；薄膜厚度为12.5/25/50/100m；厚度均匀性<2.5%；拉伸模量>4.5GPa；拉伸强度>250MPa；CTE(50~200℃)<16×10-6/℃；热收缩率(TD/MD)为0.02/0.01。
PMI有三大典型应用：一是结构泡沫芯材，优异的抗高温压缩性，使其作为芯材可实现大型复杂结构碳纤维复合材料夹层结构件的一次性热固化成型，广泛应用于航空、航天、舰船、运动器材、医疗器械等领域；二是宽频透波材料，低介电常数及损耗使其广泛应用于雷达、天线等领域；三是隔热隔音材料，如高速机车、轮船、音响等。在高性能PMI材料产业化方面，中国科学院化学研究所形成了大尺寸PMI整套制备技术，实现了2000mm×1000mm×40mm泡沫的稳定制备，成功应用于DY等工程；突破了高厚度PMI制备关键技术，获得1000mm×500mm×120mm泡沫制备技术；掌握了PMI泡孔结构控制技术，实现了多种尺寸泡孔结构的有效、精确调控，以满足特殊使用需求。
聚芳醚腈（PEN）是一类大分子主链含柔性芳醚键、侧链带极性腈基的新型特种工程塑料，大到火箭的隔热防护罩、飞机的发动机、5G商用领域的集成电路板的基材，小到汽车的点火器，都是PEN的目标市场，发展前景非常广阔。俄罗斯自然科学院外籍院士、电子科技大学材料与能源学院教授刘孝波介绍，PEN既具有高强度、高模量、耐高温特种工程塑料特征，又具有良好的电气绝缘性、自阻燃性、高介电特性、可功能化加工改性特征，是我国具有完整自主知识产权的新一代特种高分子材料。目前，PEN已发展到第三代——PEN衍生物。
其中，第一代PEN按其微观排列情况可分为无定形聚芳醚腈和结晶型聚芳醚腈，于2008年5月12日实现100L中试，2012年达到500吨规模，建立了第一代PEN专用规模合成、加工园区。第二代PEN于2019年建成1000吨/年聚芳醚共聚物产业化基地，实现PEN中国制造，解决了国家需求中的卡脖子新材料。第三代PEN为PEN衍生物，可以实现灵活的分子设计工程，具备功能化条件。
当前，PEN主要有以下五大应用：耐高温电介质薄膜、5G通讯PCB基板材料、重金属离子/有机染料分离吸附、可循环使用聚芳醚腈分离吸附材料和耐高温质子交换膜。
“2021年（第十届）化工新材料（北海）大会”共计200余人参加，分设有工程塑料和聚烯烃弹性体两个分论坛。
