四問:化工新材料未來創新發展的重點在哪裏?
應該是重點突破。“十四五”期間重點在高端化、差異化創新突破,在產業結構上取得重大進展,化工新材料整體自給率超過75%,產能布局更趨合理,園區化、集約化發展水平進一步提升,形成10個左右產值超百億元的化工新材料產業園;企業結構取得重大進展,培育一批像萬華化學、新和成、東嶽、泰和新材、華峰、巨化、金發科技等具有引領作用的化工新材料領軍企業;創新能力顯著增強,自主創新和原始創新能力明顯提升,產學研協同創新體係日臻完善,建成一批條件和隊伍世界一流的創新平台;重點突破一批“卡脖子”關鍵核心技術,搶占一批科技創新製高點,化工新材料品種係列化、高端化、差異化取得明顯成效。
目前應聚焦在差距更加明顯的產品。如茂金屬高端聚烯烴、長碳鏈尼龍和芳香族尼龍、EVA、EVOH、α-烯烴、POE等。
EVOH薄膜其阻隔性能優異,尤其是阻氧阻濕性能,其阻隔性能比尼龍膜高上百倍,比聚乙烯聚丙烯膜高上萬倍,比常用的PVDC包裝膜也高數十倍,我訪問三菱化學時就了解到他們含EVOH膜用於葡萄酒和牛奶的包裝。
EVA膜因為其優異的封裝性能、良好的耐老化性能和價格低廉,是目前太陽能電池封裝用最普遍的膠膜,占了光伏市場的半壁江山,而我國高醋酸乙烯含量的EVA受技術限製嚴重不足。
zhejileichanpindoushiyinweijishupingjingshangweidaguimogongyehua,ergaoduanchanpingongyingbuzu,suirannijianheguihuajianshedechannenghenda,danziyoujishudaguimochanyehuahaixuyaogongguan。
電dian動dong汽qi車che鋰li離li子zi電dian池chi用yong隔ge膜mo原yuan料liao受shou限xian突tu出chu,因yin為wei鋰li電dian隔ge膜mo不bu僅jin技ji術shu門men檻kan高gao,而er且qie安an全quan保bao障zhang要yao求qiu更geng高gao,如ru果guo隔ge膜mo破po損sun造zao成cheng電dian池chi短duan路lu,容rong易yi出chu現xian重zhong大da事shi故gu造zao成cheng難nan以yi挽wan回hui的de損sun失shi。目mu前qian鋰li電dian隔ge膜mo的de主zhu要yao材cai料liao是shi聚ju乙yi烯xi、聚丙烯,製膜過程分濕法工藝和幹法工藝。幹法工藝用原料是均聚聚丙烯占96%、抗衝共聚聚丙烯占4%,而濕法工藝用原料是超高分子量聚乙烯占98%、高密度聚乙烯占2%。因為我國新能源汽車全球遙遙領先,所以鋰電隔膜我國也占世界市場的40%以上(韓28%、日21%、美6%等)。但鋰電隔膜用原料主要以進口料為主,因為國產聚烯烴做的基膜透氣性波動大、產品質量不穩定,目前國內隔膜用原料成本較高。目前正在研發的新材料隔膜有聚偏氟乙烯、間位芳綸、PET、聚酰亞胺等。
五問:一段時期以來生物基和生物可降解材料受到國際國內的高度關注,甚至自禁(限)塑政策出台以來,生物可降解材料一度出現過熱現象,生物基和生物可降解材料現狀如何?
生物基和可降解材料是近年來全球重視和研發的重點,美國、德國、日本、英國、荷蘭、巴西等發達國家和生物資源豐富的地區,都高度重視並加快生物基材料的研發、產chan業ye化hua和he應ying用yong。當dang前qian生sheng產chan石shi化hua產chan品pin和he材cai料liao正zheng在zai加jia快kuai由you石shi油you天tian然ran氣qi煤mei炭tan等deng化hua石shi資zi源yuan為wei原yuan料liao向xiang生sheng物wu質zhi資zi源yuan為wei原yuan料liao轉zhuan型xing,生sheng產chan石shi化hua產chan品pin和he材cai料liao的de工gong藝yi過guo程cheng向xiang生sheng物wu技ji術shu轉zhuan型xing。
據OECD預測,未來10年至少有20%以上的石化產品可由生物基產品替代,而目前的替代率不到5%,缺口約6000億美元;到2030年全球生物基化工產品占比有望達到35%。
美國《生物質技術路線圖》提出:2030 年生物基化學品將替代 25%有機化學品和 20%的石油燃料。
歐盟《工業生物技術遠景規劃》也預測:2030年生物基原料將替代6%-12%的化工原料、30%-60%的精細化學品將由生物基獲得。
歐洲塑料工業協會最近表示,2022全球生物基塑料產量達190萬噸,其中生物基環氧樹脂占27%,生物基聚乙烯和聚乳酸都是16%,生物基聚酰胺占9%。歐盟去年生物基塑料產量40萬噸,產品結構來看:生物聚丙烯占歐盟生物塑料產量的24%,生物基聚乙烯占18%,PBAT占15%,生物基環氧樹脂占9%。
可見,生物基和可降解材料確實得到國際國內的高度重視,多項技術和多個產品創新突破都在加速。
我與跨國公司的互訪和交流中,了解到很多生物基和可降解材料的情況:我帶隊訪問三菱公司時,看到了他們開發成功的生物基聚碳酸酯工程塑料,用異山梨醇代替雙酚A,其透明性、光學性能、高耐磨性及抗衝擊性能都優於雙酚A型PC,已做成汽車全景天窗,未來不僅用於汽車、能源,還將用於光學、電子儀器、裝飾裝修等。三菱化學的可降解食品包裝膜,空氣阻隔性能好、保鮮時間長,外觀既可以像高檔紙用於奶製品包裝,也可以像玻璃瓶用於葡萄酒盛裝。訪問LG化學創新中心時,也了解到他們正在研發生物基化學品和新材料。與帝斯曼、阿科瑪、贏創等公司交流中也了解到他們研發的生物基丁二酸以及生物基長碳鏈尼龍等。
大da家jia熟shu悉xi的de燃ran料liao乙yi醇chun,以yi及ji生sheng物wu質zhi乙yi醇chun脫tuo水shui製zhi乙yi烯xi,進jin而er獲huo得de有you機ji化hua學xue品pin和he聚ju乙yi烯xi等deng聚ju合he物wu。最zui近jin有you報bao道dao美mei國guo的de生sheng物wu技ji術shu公gong司si和he化hua學xue品pin製zhi造zao商shang與yu魯lu姆mu斯si合he作zuo,正zheng在zai開kai發fa乙yi醇chun脫tuo水shui製zhi丙bing烯xi和he全quan生sheng物wu基ji聚ju丙bing烯xi技ji術shu,擬ni議yi中zhong的de建jian設she規gui模mo150萬噸/年。韓國LG公司和巴西布拉斯科公司也都在研發生物質乙醇脫水製丙烯和聚丙烯的技術,目前看技術基本成熟,隻是成本問題有待驗證。
為應對禁(限)塑令,近幾年大熱的生物可降解材料聚乳酸、聚烷基酸酯等,還有生物法丁二酸、丙二醇、丁二醇、戊二胺以及生物基尼龍、生物基聚酯、生物基聚碳等。巴斯夫宣布獲得生物基1.4-丁二醇技術,下一步將擴大生物基BDO及其衍生物(四氫呋喃、聚四氫呋喃等)供應;美國Genomatica、意大利Nonamont、日本三菱化學、東麗、中國遼寧金發生物等都已建立了生物基1.4-丁二醇裝置。
最典型、最具代表性,也是技術工藝最成熟、市場競爭力最好的要數杜邦的生物法丙二醇。杜邦公司的生物法1.3-丙二醇,不僅產品質量、能耗都優於化學合成工藝,其性能和成本的市場競爭力也更強,不僅用於生產PTT聚酯纖維,而且已在服裝、住宅地板、運動用品等方麵應用,尤其適用於化妝品等精細和高端領域有著獨特的競爭優勢。
生物法聚丙烯酰胺也是少有的生物法工藝優於化學合成法的一個代表性產品。當前生物法獲得醫藥和農藥產品更多一些。
我wo在zai國guo內nei調tiao研yan過guo程cheng中zhong也ye看kan到dao了le國guo內nei很hen多duo企qi業ye在zai生sheng物wu基ji化hua學xue品pin和he可ke降jiang解jie材cai料liao方fang麵mian取qu得de的de創chuang新xin成cheng果guo和he產chan業ye化hua裝zhuang置zhi。我wo曾zeng調tiao研yan過guo海hai正zheng生sheng化hua的de聚ju乳ru酸suan生sheng產chan裝zhuang置zhi,調tiao研yan過guo凱kai賽sai科ke技ji在zai濟ji寧ning新xin材cai料liao工gong業ye園yuan的de尼ni龍long56產業化裝置,工作中也與豐原集團就創新與產業化作過交流。傳統石化領域的生物化轉型,將是未來一個重要方向。
六問:生物基和生物可降解材料國際國內都在加大創新、加快產業化,很多人也都在大談生物基和生物可降解有許多優點,以後所有石化產品和化學合成材料都將被生物基取代嗎?
不可能。生物基化學品和生物可降解材料確實有很多優點,特別是在貫徹“雙碳”戰略、減碳低碳和可循環方麵,比以化石資源有其獨特的優勢。但是,我們一定要看到生物基化學品和生物基材料也存在製約瓶頸。
第一個瓶頸就是生物基和可降解材料的產業化受技術與創新的製約。生物可降解材料的加工性能、使shi用yong性xing能neng等deng都dou有you待dai提ti升sheng和he改gai善shan,再zai就jiu是shi關guan鍵jian核he心xin技ji術shu受shou限xian,如ru擬ni上shang和he規gui劃hua建jian設she聚ju乳ru酸suan生sheng產chan裝zhuang置zhi的de企qi業ye不bu少shao,但dan是shi掌zhang握wo關guan鍵jian單dan體ti丙bing交jiao酯zhi產chan業ye化hua技ji術shu的de單dan位wei卻que很hen少shao。
第di二er瓶ping頸jing是shi生sheng物wu基ji化hua學xue品pin和he可ke降jiang解jie材cai料liao,目mu前qian經jing濟ji上shang具ju有you競jing爭zheng力li的de產chan品pin不bu多duo。如ru果guo沒mei有you政zheng策ce性xing的de補bu貼tie和he支zhi持chi,恐kong怕pa很hen難nan在zai市shi場chang競jing爭zheng中zhong平ping穩wen可ke持chi續xu發fa展zhan。
第三個瓶頸更加凸顯,就是生物基化學品和可降解材料原料的製約。生物基化學品和可降解材料目前大多以糧食、甘(gan)蔗(zhe)和(he)澱(dian)粉(fen)為(wei)原(yuan)料(liao),如(ru)果(guo)實(shi)現(xian)了(le)以(yi)植(zhi)物(wu)廢(fei)棄(qi)秸(jie)稈(gan)等(deng)可(ke)再(zai)生(sheng)資(zi)源(yuan)為(wei)原(yuan)料(liao),將(jiang)是(shi)前(qian)景(jing)無(wu)限(xian)的(de)。但(dan)目(mu)前(qian)以(yi)秸(jie)稈(gan)等(deng)廢(fei)棄(qi)可(ke)再(zai)生(sheng)資(zi)源(yuan)為(wei)原(yuan)料(liao),其(qi)技(ji)術(shu)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)都(dou)不(bu)過(guo)關(guan)。如(ru)果(guo)全(quan)部(bu)以(yi)糧(liang)食(shi)和(he)澱(dian)粉(fen)為(wei)原(yuan)料(liao),大(da)量(liang)生(sheng)產(chan)化(hua)學(xue)品(pin)和(he)可(ke)降(jiang)解(jie)材(cai)料(liao)的(de)話(hua),我(wo)們(men)與(yu)美(mei)國(guo)大(da)量(liang)種(zhong)植(zhi)轉(zhuan)基(ji)因(yin)玉(yu)米(mi)和(he)巴(ba)西(xi)盛(sheng)產(chan)甘(gan)蔗(zhe)不(bu)同(tong),在(zai)耕(geng)地(di)少(shao)、人口多的中國,畢竟我國糧食產量6.5億噸、保糧食安全沒有大的問題,若以糧食為原料生產3000萬噸化學品和可降解材料的話,要消耗掉糧食總產量的1/6,勢必存在與人爭糧和與糧爭地的現實問題,狀況是可想而知的!
第四瓶頸是可降解材料隻能部分代替化石原料的合成材料。因為可降解材料的加工與使用性能不可能全部代替現有合成材料;也因為汽車、電器及高端製造等領域所用的合成材料及其改性和複合材料,沒有必要全部由可降解材料替代。可降解材料在一次性包裝、地膜覆蓋等領域有著較好的應用前景,但不是適合所有應用合成材料的領域和場景。
來源: 石油和化工園區