2024年10月30日,《新材料大數據中心總體建設方案》的出臺,標志著我國在新材料產業的又一重大投入。
據統計,2022年我國新材料產業總產值從2019的4.5萬億元增長至6.7萬億元,并在2023年達到7.9萬億元,2025年有望破10萬億元大關。各地也相繼出臺獎勵扶持方案。
2024年,我國新材料產業也迎來多個突破,本文將為各位盤點,2024年我國十大突破“卡脖子”的化工新材料。
POE(聚烯烴彈性體)
6月29日,萬華化學一期20萬噸/年POE項目成功投產,標志著中國首套大規模自主研發的POE工業化裝置一次性開車成功。萬華化學新投產的項目不僅包括4C的POE,還涵蓋了8C的POE。
截至去年年底國內相關規劃產能已超350萬噸,大部分的國內產能以1-丁烯POE即4C的POE為主。而8C的POE在性能上展現出更多優勢,具有更高的拉伸模量和彎曲模量、更強的撕裂強度,更低的玻璃化轉變溫度和更寬的熔體指數范圍。
萬華化學生產的POE除了在光伏膠膜這一主要應用領域外,還將擴展到非光伏領域,包括汽車材料改性、鞋材制造、電纜生產等多個行業。
POE是采用茂金屬催化劑的乙烯和α-烯烴實現原位聚合的熱塑性彈性體,其中聚乙烯鏈結晶區(樹脂相)起物理交聯點的作用,具有典型的塑料性能,加入一定量的α-烯烴(1-丁烯、 1-己烯、1-辛烯等)后,削弱了聚乙烯鏈的結晶區,形成了呈現橡膠彈性的無定型區(橡膠相),使產品又具有彈性體的性質,因此POE可以看作是塑料與橡膠的橋梁產品。
3月29日,萬華化學表示,二期年產40萬噸POE項目已在蓬萊基地開工建設,二期項目預計2025年末建成投產,屆時,公司POE總產能將達到60萬噸/年。
茂金屬催化劑
9月26日,中石化催化劑天津有限公司茂金屬催化劑裝置一次試車成功,產出合格產品。至此,BSG-茂金屬-BCM載體裝置三條生產線全部試車成功,標志著天津新材料生產基地催化劑產能得到進一步釋放,一期項目投料試車工作進入沖刺階段。
該項目7月26日BSG催化劑裝置正式投料試車;9月7日BCM載體裝置正式投料試車;9月18日,茂金屬催化劑裝置正式投料試車,9月26日產出茂金屬催化劑產品。
茂金屬催化劑是我國高端聚烯烴主要的卡脖子環節,屬于聚合催化劑的一種,它由三部分構成,分別是茂金屬化合物、助催化劑以及載體三部分構成。
其中,茂金屬化合物指由過渡金屬元素和至少1個環戊二烯或其衍生物作為配體組成的茂金屬配合物。因其具備單一的活性中心,所得聚合物立構規整、分散性低。助催化劑主要采用甲基鋁氧烷(MAO)或全氟芳基硼酸鹽。常見的載體有無機載體(硅膠、MgCl2和介孔材料)和功能化有機高分子材料。
EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)
11月,中國石化川維化工公司年產2.4萬噸EVOH樹脂技術升級項目環境影響評價公眾參與第一次公示。
項目簽約于5月23日,總投資12億元,建設內容包括聚合、回收、醇解等工藝裝置及配套的公用工程及輔助設施。
川維化工為中國大陸首家EVOH接近工業化生產的企業,據悉公司目前擁有1套1.2萬噸/年的工業化裝置,若此次簽約項目投產,公司EVOH總產能將達到3.6萬噸/年。
目前,我國EVOH暫未實現工業化生產,整個市場基本被可樂麗等幾家外資企業占據。需求方面,EVOH在歐美已經普遍使用。我國長期以來價格居高不下導致其使用成本過高,加上國內對于食品包裝材料的性能要求不高(包括其阻隔性能),使得EVOH應用規模亦受到一定限制。但未來這種局勢有望改變。
EVOH樹脂是一種高阻隔性的乙烯-乙烯醇共聚物,與聚丙烯腈(PAN)和偏二氯乙烯(PVDC)并稱為三大的高阻隔材料,其阻氧性是同類常用產品PE(聚乙烯)的一萬倍。因其良好的阻隔、成形及環保等特性,應用非常廣泛,包括汽車油箱、薄膜、食品容器及地暖管等高端新材料領域。
環烯烴聚合物(COC)
1月底,遼寧魯華泓錦新材料科技有限公司環烯烴聚合物(COC)裝置投產成功,生產出合格產品。
一期產品各項性能均超過預期,實現了遼寧魯華在石化新材料研發領域的重要突破,突破了“卡脖子”材料產業化的瓶頸,提升了我國在環烯烴聚合物領域的生產技術水平,為遼寧魯華進一步發展石化高分子新材料奠定了堅實的基礎。
該產品對標國外同類產品,根據應用領域開發了5個不同的牌號,在玻璃化轉變溫度、分子量及分布、密度、熔體質量流動速率、光線透過率和吸水率等技術指標已基本達到國外同類產品水平。
遼寧魯華一期項目產能為1000噸/年。一期示范項目完成后,計劃二期建設10000噸/年環烯烴聚合物生產裝置。
降冰片烯
1月28日,山東魯晶化工科技有限公司與北京石油化工學院合作開發的500噸/年降冰片烯合成反應裝置投產成功。產品各項性能達到設計要求,其中環戊二烯的轉化率達到96%,降冰片烯的選擇性達到95%以上,為環烯烴共聚物(COC/COP)新材料國產化提供了原料保障。
山東魯晶化工科技有限公司組建于1998年。公司重點發展填補國內空白,節約能源,保護環境的高新技術產品?,F主要生產銷售丙烯聚合用助劑、抗靜電劑系列、氯代異丙烷、氯代環戊烷、氯代異丁烷等氯化系列以及其它精細化學品。
降冰片烯是合成環烯烴共聚物(COC)的關鍵單體,靳海波教授團隊經過多年潛心研究,成功開發出降冰片烯釜式合成新技術。該技術在我國乙烯工業高速發展的大背景下,以乙烯裂解C5產物中雙環戊二烯(DCPD)為原料合成降冰片烯,巧妙克服了以往降冰片烯合成技術反應條件苛刻、副反應多、聚合物和酯類化合物堵塞管道和輸送等問題。
雙端基官能化溶聚丁苯橡膠
10月,國內首個自主技術雙端基官能化溶聚丁苯橡膠SSBR3540F在獨山子石化公司24萬噸/年SSBR/SBS橡膠裝置一次開車成功,填補了國內空白。打破了端基官能化、高苯乙烯、高門尼等高端產品全部依賴進口的局面。
為了解決國內高端溶聚丁苯橡膠基礎材料制造關鍵問題,中國石油石油化工研究院和獨山子石化公司于2022年聯合攻關,開展高苯乙烯含量雙端基官能化溶聚丁苯橡膠SSBR3540F工業化技術開發。該產品苯乙烯含量約35%,乙烯基含量約40%,具有制備成本低、應用條件溫和、工藝適用性強等特點。
雙端基官能化有效改善了白炭黑填料在橡膠中的分散性,能夠控制聚合物鏈端的無序運動生熱,用雙端基官能化溶聚丁苯橡膠制備的輪胎具有更低的滾動阻力、更好的抗濕滑性能。
丁苯橡膠,簡稱SBR,是最早實現工業化生產的合成橡膠品種之一。按聚合工藝,丁苯橡膠分為乳聚丁苯橡膠(ESBR)、溶聚丁苯橡膠(SSBR)。
其中,溶聚丁苯橡膠——丁二烯和苯乙烯在有機鋰引發下,經陰離子溶液聚合而成的彈性體,呈白色的塊膠狀。具有優良的耐磨、耐寒、低生熱、抗濕滑、回彈性高、硫化速度快等優點, 在輪胎工業,尤其是綠色輪胎、防滑輪胎、超輕量輪胎等高性能輪胎中廣泛應用。此外,SSBR還可用于制作雨衣、氈布、風衣、氣墊床及海綿材料等,開發利用前景廣闊。
氯丁橡膠
9月24日,國內首套萬噸級丁二烯法合成氯丁橡膠裝置發布。
中膠(內蒙古)新材料有限責任公司丁二烯法合成氯丁橡膠生產裝置建設項目采用自主研發的全新技術路線,是國內首臺(套)重大技術裝備,填補了產業空白,打破了國外生產商對我國氯丁橡膠高端市場的壟斷。
氯丁橡膠是一種高性能的合成橡膠,與天然橡膠結構相似,不同的是氯丁橡膠中極性的負電性基團取代了天然橡膠中的甲基,從而改善了氯丁橡膠的耐臭氧、耐油、耐老化、耐溶劑性、耐磨以及耐熱耐燃性能。
氯丁橡膠以其優異的綜合物理機械性能被廣泛應用于工業、建筑、石油、化工、汽車、國防等領域,既可以作為通用橡膠又可以作為特種橡膠使用,是國民經濟不可替代的關鍵基礎化工材料之一,也是國防工業中重要的戰略物資之一。
長期以來,由于技術門檻高、生產工藝復雜,高端氯丁橡膠的生產技術一直被少數發達國家所壟斷。目前我國主要還是采用乙炔法生產氯丁橡膠,在物能消耗、安全生產、環境污染、品種質量等方面,都處于明顯落后狀態。
KrF光刻膠
10月15日,武漢太紫微光電科技有限公司推出的T150 A-光刻膠,通過半導體工藝量產驗證,實現配方全自主設計。
與國外同類產品相比,T150 A在光刻工藝中表現出的極限分辨率達120nm,且工藝寬容度更大,穩定性更高,堅膜后烘留膜率優秀,其對后道刻蝕工藝表現更為友好,通過驗證發現T150 A中密集圖形經過刻蝕,下層介質的側壁垂直度表現優異。
T150 A標志著國產光刻膠在性能上已經能夠與國際主流產品相媲美,對于推動國產光刻膠的產業化和自主可控具有重要意義。此前,KrF光刻膠的國產化率不足5%。
太紫微公司由華中科技大學武漢光電國家研究中心的團隊于2024年5月成立,注冊資本200萬元。公司立足于關鍵光刻膠底層技術研發,在電子化學品領域深耕二十余載。
武漢光電國家研究中心是科技部于2017年批準建設的第一批,也是唯一的一批6個國家研究中心之一,其前身為2003年獲批的武漢光電國家實驗室(籌)。
膨體聚四氟乙烯
3月14日,蘇州美創醫療科技有限公司宣布,相繼投產ePTFE Tubing(膨體聚四氟乙烯管材)和ePTFE Membrane(膨體聚四氟乙烯膜材)。
長期以來,ePTFE材料由于生產工藝復雜,對制造設備要求高,對生產環境要求嚴苛,被國家部門列入為“卡脖子”醫用材料。蘇州美創成功實現了該材料的投產,標志著國內企業正式突破了這一難題,蘇州美創也將借此打通從前端原材料到終端器械產品、從“創新鏈”到“產業鏈”的完整閉環。
ePTFE具有特殊的微孔結構,人體組織細胞、血管可在其微孔中生長并形成組織連接,連接后的組織接近自體組織。ePTFE還具有無毒、無致敏、無致癌等特性,因此被廣泛應用于醫療設備、醫療器械及組織填充材料等方面。
相對于其他應用領域,醫用植入級ePTFE需要具有非常強的生物相容性,不能引起植入機體的排斥,對材料多微孔結構的孔隙率以及尺寸均勻性的要求極高,因此醫用植入級ePTFE材料的制造具有很高的技術壁壘。
甲基環己二胺(HTDA)
5月,河南雷佰瑞新材料科技有限公司承擔的2022年市級重大科技專項“風力發電葉片用固化劑甲基環己二胺(HTDA)國產化項目研究”項目通過專家驗收,成功攻克了甲苯二胺(TDA)加氫工藝難的關鍵核心技術難題,實現甲基環己二胺產業化,打破了國外“卡脖子”技術和市場壟斷,實現進口替代,成為全國首例。
河南雷佰瑞新材料科技有限公司成立于2015年,由中原石化改制企業發起成立,致力于高端特種胺系列固化劑國產化的開發、生產、市場應用推廣。產品(DETDA和HTDA)主要應用于聚氨酯彈性體、聚脲、環氧樹脂等行業。
甲基環己二胺由甲苯二胺在催化劑作用下加氫后制到,是一種脂環胺類固化劑,具有黏度低、固化試用期長、防腐以及耐溫性好等優勢,是風力發電葉片基本制造原料中必不可缺的固化劑原料。
為了打破國外“卡脖子”技術壟斷和市場壟斷,雷佰瑞積極承擔2022年市級重大科技專項項目,圍繞甲基環己二胺持續開展核心技術攻關,最終實現了甲基環己二胺國產化。
根據此前工信部的調研顯示,在130多種關鍵戰略材料中,我國仍有32%處于空白、52%依賴進口,存在巨大的國產化替代空間。
關鍵戰略材料“卡脖子”,已成為中國制造業轉型升級的突出短板,我國新材料產業面臨的局面依然嚴峻。
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