工程塑料、胶粘剂、纤维素等化工新材料未来如何发展?专家们划重点了

新材料君 2021-10-25

工程塑料新材料万华化学

5845 字丨阅读本文需 14 分钟

“十三五”以来,我国化工新材料的一批重大关键技术已取得了突破性进展,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%。但在其发展过程仍存在些高端供应不足、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日,“2021年(第十届)化工新材料(北海)大会”在广西北海开幕,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。

重点要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

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、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。

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。我国膜技术在基础研究、原创技术、材料、关键器件及装备、产业链完整性等方面均仍待强化。近几年,各种膜的的主要应用有:

微孔 (医疗) :医疗滤膜,空气中尘埃过滤(PM2.5等);

超滤:油水分离,水再用,大规模饮用水净化;

纳滤:饮用水深度净化,染料、生物质等纯化和浓缩;

反渗透:海水和苦咸水淡化,水回用,超纯水,零排放;

离子交换膜:浓盐水浓缩与零排放,电池隔膜,超纯水(EDI);

气体分离膜:O2/N2,CO2分离,H2燃料电池,烯/烷,芳/脂,有机蒸气回收;

渗析膜:血液透析,酸碱回收;

渗透汽化膜:有机物的脱水和回收,有机物除杂;

膜反应器:反应与新型分离过程的耦合,MBR;

医用膜:人工肾,人工肝,人工肺(ECM);

智能膜:分子识别(传感),控制释放;

生物膜:生命起源,能量转换,神经传导,免疫。

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、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,杭州市化工研究院院长已建成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。

尽管纳米纤维素已成为当前全球的研发热点,但目前其在国内外产业化的差距还不是很大,应用上也没有大突破,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;

四是政府机遇充分重视,加强政策扶持。

工程塑料、特种胶粘剂的研发仍大有可为

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、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。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 8 个方面任务。

目前,我国工程塑料产量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、高性能膜材料以及高端电子化学品,都与世界先进水平存在较大差距。

特种胶粘剂大多以合成树脂为基料制成,主要包括结构胶、工程胶和功能胶,具备耐高温/超低温/导电/导磁/导热/点焊/应变/光敏/水下等性能。随着特种胶粘剂的应用领域不断扩大,需要满足各种不同使用要求,在生产技术、产品品种、和产品性能等方面得到迅速发展,其发展趋势主要有:

1.从胶粘剂主体成分考虑

继续开发新型树脂基体,并对现有的树脂基体进行改性,以研制出耐高温性能更好,韧性更高和力学性能更优的树脂基体。

2.从胶粘剂的填料考虑

加强对胶粘剂填料添加剂理论和实际作用的研究,扩大填料的添加种类,以及研制出更多适合各种特殊场合使用的特种胶粘剂。

3.从胶粘剂组成成分配合考虑

研究和应用更先进的配合理论,以提高特种胶粘剂的粘附性、力学性能及其加工性能等综合性能。

4.从环境保护角度考虑

特种胶粘剂的发展趋势应从有机溶剂向水基型发展,从溶剂向无溶剂型发展,从液态向固态发展,从双组分向单组分发展,从不可降解型向生物降解发展,从高温固化型向室温固化发展。

那么,国内化工龙头们都有哪些布局呢?

万华化学——布局高端聚烯烃&PC&生物可降解材料

❤万华化学布局高端聚烯烃领域:POE

2020年12月22日,烟台市生态环境局审批通过万华聚氨酯产业链一体化-乙烯二期项目,该项目总投资约200亿元,产品合计332.99万吨/年,其中外售产品HDPE 35万吨/年、LLDPE25万吨/年、聚烯烃弹性体(POE)20万吨/年、聚丙烯50万吨/年、丁二烯11.4万吨/年、混合二甲苯 2.31万吨/年、苯乙烯1.82万吨/年及其他化工品等共计228.40万吨/年。万华化学经过多年研发,已经成功开发出具有自主知识产权的POE生产技术,中试生产出合格产品,经过客户试用可以达到国外产品水平。万华化学乙烯二期项目已经上报国家等待审批,POE的国产替代指日可待。

❤万华化学布局PC领域

2014年,万华化学立项建设年产20万吨聚碳酸酯(PC)项目。项目所采用的界面缩聚光气法PC生产工艺,完全由万华化学自主开发,并已经通过了合计年产20万吨的1#、2#PC装置的实际生产验证,技术已日臻成熟和完善。其中一期7万t/a界面光气法聚碳酸酯(PC)装置已于2018年初成功实现连续化生产,并产出高品质合格产品;二期13万吨/年装置2020年5月建设完成,已经实现连续化生产。该系列产品已在市场上获得广泛认可,多家国内外知名品牌客户已与万华化学达成战略合作协议。2021年1月,万华化学年产14万吨聚碳酸酯(PC)项目环评公示,将新建一套年产10万吨普通PC生产装置、一套年产4万吨特种PC装置,以及相应配套的设施,预计2021年10月建成投产,原料来自已批在建的48万吨/年双酚A装置,保证PC装置生产原料供应。根据万华化学14万吨PC装置环评报告,普通PC的双酚A单耗大约为0.875吨/吨,特种PC的双酚A单耗大约为0.7吨/吨。万华化学规划建设48万吨双酚A装置,可以供应55万吨以上的PC需求,园区现有PC产能20万吨以及规划建设14万吨,上游原材料双酚A能够保证未来PC规模持续扩大。另外,万华PC采用光气法生产,产品相比较于非光气法质量优,价格高,一体化布局叠加高端化产品,万华在PC领域竞争优势显著。

❤万华化学布局生物可降解材料领域

万华化学在眉山基地项目二期中规划了年产6万吨生物降解聚酯(PBAT)项目,总投资额3.6亿元,预计2022年上半年投产,同时积极推进天然气制乙炔项目,再经过甲醇装置和甲醛装置生 产1,4丁二醇(BDO),产能为10万吨/年,为PBAT提供原料,提高一体化程度,有望在未来竞争中获得成本优势。202 年9月4日,公司发布年产6万吨生物降解聚酯项目国际招标公告,招标产品为 PBAT 切粒机组,建设有序进行。万华在可降解塑料领域已经有多年的研发积累,形成了具有自主知识产权的直接酯化法PBAT生产技术,而且项目规划中包括上游主要原料BDO,产业链布局具有成本优势。

中国石化——布局高端聚烯烃&生物可降解材料

2020年9月27日,中石化与天津市政府签署战略合作框架协议,“十四五”期间,中石化将规划投资700亿元的重点项目,包括天津石化南港120万吨/年乙烯及下游高端新材料产业集群项目、中国石化北化院中试基地项目等多个项目。2020年12月22日,中石化新材料科技(上海)有限公司成立,主要从事新材料科技、新能源科技、化工科技、环保科技领域内的技术服务、技术开发等。中石化近期一系列大手笔的动作,进一步显示出对新材料领域的重视,公司未来将大力推进从化工原料向高端材料延伸,着眼迈向价值链中高端。中石化仪征化纤是我国现代化的化纤和化纤原料生产基地之一,是中国石化中高端聚酯生产基地和特种纤维研发和生产基 地,公司目前拥有220万吨/年聚酯聚合产能,涤纶短纤维产销量全球第一。2020年仪征化纤完成了PBST、PBAT、PBSA三个生物可降解塑料品种的工业化,将加快推进生物可降解塑料工业化生产作为攻坚创效重点项目,计划通过技术改造,形成3万吨/年的生物可降解塑料生产能力,并通过系列品种开发和项目建设,全力满足市场需求。

恒力石化——布局生物可降解材料

恒力石化通过布局全球标杆级的2000万吨炼化一体化项目,成为国内最早、最快实施“原油-芳烃、烯烃-PTA、乙二醇-聚酯新材料”全产业链战略发展的行业领军企业,并确定了聚酯新材料为未来主要的发展方向。恒力石化将在巩固现有聚酯新材料产能与产业竞争力优势基础上,进一步开发和拓展PBS/PBAT可降解新材料、高性能工业丝、高端聚酯薄膜等新兴领域。

恒力石化子公司康辉新材料在国内首家研发出具备完整自主知识产权的PBS/PBAT工艺技术与产品配方,该新材料凭借可循环、易回收、无毒无害、安全性高等产品优势,完全适用于可降解食品级领域的紧缺应用,康辉新材料也基于自主技术于2020 年完成了国内单套最大的年产3.3万吨PBS/PBAT生物可降解新材料生产装置的当年建设与当年投产(2020年12月25日),并于2021年1月份即实现满负荷运行,快速响应国家禁塑令号召,填补国内日益扩大的可降解材料需求缺口。

2021年1月19日,康辉新材料年产60万吨PBS类生物可降解塑料项目正式签约。康辉新材料PBS/PBAT可降解新材料将规划建设90万吨/年的新产能(分两期建设,一期60万吨预计2022年中陆续投产, 二期30万吨预计2022年底陆续投产),目前该项目已完成了全部设备合同签订,并逐步启动建设,预计将于2022年中期逐步释放产能,届时公司PBS/PBAT可降解新材料将达到93.3 万吨,成为国内规模最大、产能最高的可降解新材料生产基地。

盛石化——布局高端聚烯烃&PC

❤荣盛石化布局高端聚烯烃领域:差异化聚烯烃以及EVA

荣盛石化是国内首家拥有“原油-芳烃(PX)、烯烃-PTA、MEG-聚酯-纺丝、薄膜、瓶片”一体化产业链的上市公司。2020年,公司在舟山基地投资建设的“4000万吨/年炼化一体化项目”一期全面达产。相比一期,浙江石化二期的成品油收率进一步压缩,配套了两套140万吨乙烯,比一期多一套,且烯烃下游配套了更多的中高端化工材料,如EVA、ABS、橡胶和多种牌号的PP、PE等,产品的附加值更高,产品的差异化和高端化将带来显著超额收益。

差异化为核心的聚乙烯装置有望获得超额收益:通过引入单体1-己烯,而非使用常规的1-丁烯作为共聚单体,在HDPE产品上体现了显著的差异化。浙石化一期与二期共计4套装置,覆盖了常规的LLDPE,LDPE,HDPE,EVA四大类产品。在LLDPE和HDPE产品中引入1-己烯作为共聚单体,性能上均会比传统1-丁烯类聚乙烯产品性能更强,售价也更高。

❤荣盛石化布局PC领域

浙石化打造全流程原油-丙烯/苯-苯酚/丙酮-双酚A-非光气法聚碳酸酯全产业链一体化,两期规模共计52万吨/年。全产业链叠加规模效应,成本最低,未来有望成为国内聚碳酸酯领域的非光气法龙头。由于光气不仅成本高而且危险系数高,而非光气法采用甲醇、二氧化碳、氧气等廉价原料替代光气,所以非光气法不仅具有明显成本优势,而且具有环保优势。但是其产品性能仍达不到光气法制备的聚碳酸酯。市场上高端聚碳酸酯大多采用光气法生产。因此,光气法聚碳酸酯的主要竞争力在于产品高端化与差异化,而非光气法聚碳酸酯产能则以成本领先作为核心竞争优势。

宝丰能源——布局高端聚烯烃

公司作为国内煤制烯烃的龙头企业,一期、二期、三期烯烃项目均集成了国际国内先进的技术和工艺。目前一期(30万吨/年聚乙烯+30万吨/年聚丙烯)和二期( 30万吨/年聚乙烯+30万吨/年聚丙烯)项目均已投产,其中二期项目具备生产高端聚乙烯双峰产品、茂金属聚乙烯产品的能力,已经开始进行通用料的替代,贡献利润。现有牌号包括:茂金属双峰高密度聚乙烯膜料-32ST05,在FFS重包装薄膜和收缩膜领域实现了对进口高端牌号的替代;1-己烯共聚的双峰聚乙烯耐压管材料 TRB-432,已经通过了《GB/T17219-1998生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》检验。绿色可减薄的双峰聚乙烯小中空料-BM593,耐环境应力开裂性能表现优异,达到了同类进口产品最好水平,未来有望在餐饮用洗涤包装领域广泛应用。2020年9月,宁东三期50万吨/年煤制烯烃与50万吨C2-C5综合利用制烯烃项目正式开工建设,产品包括50万吨聚乙烯、30万吨聚丙烯和25万吨EVA。其中甲醇与烯烃装置计划于2022年底投产, 25万吨/年EVA装置计划于2023年投产。

卫星石化——布局高端聚烯烃

2021年是公司成为C3+C2双龙头的元年。公司自成立以来一直专注于C3产业链的打造,特别是上游引进丙烷脱氢(PDH)装置解决核心原料丙烯自给之后带来明显成本优势,打造成C3产业链龙头。同时,公司自2017年规划布局乙烷裂解制乙烯项目,切入C2产业链,250万吨乙烷裂解制乙烯项目一期已于2020年12月29日中交,2021年4月已经试生产,5月开始陆续转固。2020年3月11日,公司发布公告,公司全资子公司嘉兴山特莱投资有限公司与SK Global Chemical (China) Holding Co., Ltd.(简称“SKGC公司”)在江苏省连云 港市徐圩新区签署《合作谅解备忘录》,双方设立合资公司(SKGC持股60%,山特莱持股40%), 以建设、运营乙烯丙烯酸共聚物(简称“EAA”)装置项目,计划EAA装置生产规模为4万吨/年, 投资总额约为1.63亿美元。本项目是SKGC公司在全球的第三套装置,亚洲首套装置。

文章来源: 中国化工信息周刊,化工平头哥

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来自:新材料君
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