在我國石油和化學工業由大規模制造轉向高質量制造的過程中,以往國內企業滲透率較低的新材料領域創新成果如雨后春筍般不斷萌生,己二腈、聚烯烴彈性體(POE)、碳纖維、生物降解塑料等新材料研發百舸爭流、千帆競發的局面令人振奮。在4月20日于上海召開的第六屆校企科研工作交流對接會暨中國石油和化學工業聯合會2023年科技工作會上,石化聯合會科技與裝備部副主任羅其明對此進行了梳理和盤點。
關鍵有機原料取得突破 己二腈是尼龍66的重要原料,生產技術難度大,此前該產品市場主要被美國英威達公司壟斷。近些年隨著我國化纖、工程塑料等領域的迅猛發展,尼龍66應用的領域更加廣闊,一批國內企業在己二腈的研發和產業化上陸續取得突破,己二腈項目紛紛上馬。 羅其明介紹說,國內在己二腈的研發上主要有兩條技術路線,即己二酸法和丁二烯法。 重慶華峰集團采用己二酸法工藝在2020年建成10萬噸級裝置的基礎上,目前正在建設20萬噸級己二腈裝置。 丁二烯法也是英威達采用的技術,具有工藝路線短、原料成本低、產品質量好等優勢。中國化學天辰齊翔新材料有限公司經過多年研發,采用丁二烯直接氫氰化法技術建設的20萬噸/年己二腈裝置也已打通全產業鏈并成功開車。 另據記者了解,神馬股份建設的5萬噸/年丁二烯法己二腈項目也將于今年年底投料試車。 聚烯烴高端品種國產化 “我國具有自主知識產權的氣液法聚乙烯工藝和環管式聚丙烯工藝均已實現國產化。POE和超高相對分子質量聚乙烯(UHMWPE)等高端聚烯烴產品按下投產‘加速鍵’。”在談到聚烯烴高端品種的研發進展時,羅其明如是說。 POE是合成材料中密度最低的材料之一,是新一代光伏膠膜制備的關鍵核心材料。20年前就著手攻關POE工業化技術的中國石化如今迎來收獲期。記者了解到,在剛剛閉幕的第35屆中國國際橡塑展上,中國石化發布的“專精特新”系列新品中就包括POE彈性體,中國石化成為國內首家具有POE成套自主知識產權的技術專利商。 同時,萬華化學等也具備了POE產業化攻關條件。數據顯示,截至2023年3月,國內擬在建POE年產能已達到210萬噸,未來2~3年,我國即將迎來POE的投產熱潮。 UHMWPE憑借其優異的產品性能,近幾年得到了更多石化、能源企業的關注。據記者了解,自2022年7月以來,大慶石化、江蘇斯爾邦、上海化工研究院以新投產或擴能的形式進入UHMWPE行業。其中大慶石化產品方向主要是鋰電池隔膜料,江蘇斯爾邦2萬噸/年裝置的產品方向同樣也是以鋰電池隔膜料及纖維料為主,上海化工研究院3萬噸/年新裝置產品方向以纖維料、鋰電池隔膜料和熔融紡絲專用樹脂料為主。 就在剛剛過去的3月,上海化工研究院3萬噸級淤漿環管連續法UHMWPE裝置投產,標志著我國在這項世界首創的工藝技術方面實現了重大突破,可為更高品質的超高纖維、鋰電池隔膜提供基礎樹脂。 生物降解材料技術引領 禁限塑令的推行為生物降解材料的研發和生產再添“一把火”。據羅其明介紹,目前我國已掌握了聚乙醇酸(PGA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚對苯二甲酸—己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)、聚碳酸亞丙酯(PPC)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等工業化生產技術,涵蓋了生物降解塑料的主要品類,并已建成世界上生物降解塑料品種最齊全的工業體系。 PLA是目前研究和應用最多的可降解材料,關鍵技術在國內已經取得突破,可完全與進口產品進行市場競爭。另外還有多個新品種可降解樹脂均在我國首次實現產業化,如PGA、聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚丁二酸丁二醇酯(PBST)以及我國首創的生物降解聚酯橡膠。 據記者了解,上海東庚公司在乙交酯開環聚合法PGA路線上形成了自主技術,可以獲得醫用級別PGA;北京化工大學先進彈性體材料研究中心突破了高相對分子質量多元共聚聚酯橡膠連續化生產工藝難題,開發出生物基可降解聚酯橡膠材料,并完成了千噸級連續化中試試驗。 合成橡膠新工藝填補空白 溶聚丁苯橡膠官能化改性是目前溶聚丁苯橡膠領域研究的熱點,可大大提升橡膠制品的性能,但目前國內尚未有工業化產品推出。2021年5月,中國石油和同濟大學、大連理工大學合作開發出官能化溶聚丁苯橡膠合成技術,并在獨山子石化建成國內首套官能化溶聚丁苯橡膠裝置,產品已應用于綠色輪胎胎面膠。 氯丁橡膠是國民經濟及國防工業重要的戰略物資之一。但丁二烯法生產氯丁橡膠工藝流程復雜,核心裝備技術難度大。晉膠高新技術(上海)有限公司啃下了這塊“硬骨頭”,開發出丁二烯法氯丁橡膠新工藝,并完成中試。“該工藝與我國傳統電石法工藝相比,無論生產成本還是產品品質均可實現全面超越。”羅其明說。 工程塑料和特纖亮點突出 被稱為“新材料之王”的碳纖維是國民經濟和國防建設不可或缺的戰略性新材料,我國目前已成為繼日本、美國之后第三個掌握高性能碳纖維技術的國家。“我國T300級碳纖維已達國外同類產品的水平;T700級、T800級碳纖維已實現工業化生產;T1000級和M55J級碳纖維關鍵技術實現突破,已開始小批量生產。”羅其明介紹說。 高強高模聚酰亞胺纖維在航空、航天、電子、防護等高端領域具有廣闊的應用前景。北京化工大學開發出高強高模聚酰亞胺纖維生產技術,采用該技術建成國內外首條百噸級規模的高強高模聚酰亞胺纖維生產線,并形成系列化產品。 此外,大連理工大學開發的雜萘聯苯型聚芳醚酮、中科院大連化物所開發的酚酞類聚芳醚酮也均為世界首創,并全部建成了產業化裝置。 電子化學品進步較快 新能源產業的快速崛起讓電子化學品迎來發展契機,國內眾多企業的競相進入推動電子化學品技術取得較快進步。 近些年我國工業級、食品級磷酸產能過剩,但超高純電子級磷酸等芯片制作的關鍵材料卻完全依賴進口。興發集團經過10多年不懈努力,開發的超高純電子級磷酸實現了磷酸純度從“3個9”到“9個9”的級別提升。 電子級氫氟酸主要用于集成電路和超大規模集成電路芯片的清洗和腐蝕領域,國內電子化學品龍頭企業之一的多氟多在2022年5月正式進入臺積電合格供應商體系,開始向其批量交付以半導體級氫氟酸為主的高純電子化學品材料。 此外,蘇州晶瑞研發生產的雙氧水、硫酸等一批濕電子化學品,昊華氣體、中船718所的三氟化氮,太和氣體的高純氯氣、氯化氫,江蘇雅克的前驅體特氣,湖北鼎龍的拋光墊等電子化學品也均已滿足先進制程的芯片制造要求。 “難度最大的先進制程芯片用氟化氬光刻膠的研發仍困難重重。”羅其明表示,盡管國內多家單位分別從樹脂單體、光引發劑、溶劑到光刻膠進行全產業鏈攻關,但目前也僅有部分品種進入下游企業測試。
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