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03四大材料之三：可降解材料

圖 5  生物降解材料細分應用領域（萬噸）

預計到2020年，我國生物可降解材料產量將達到250萬噸。“十三五”規劃、國際碳總量法律以及生物降解材料性能提升、價格下降將為中國生物可降解材料行業帶來前所未有的發展契機。

完全生物降解材料主要包括PLA、PHA、PBS/PBSA、PCL、PVA、PPE/PPC/PPB和小部分PSM等。生物破壞性材料主要指生物分解樹脂對傳統聚烯烴的改性材料，PSM中大部分屬于這類。

生物可降解材料的開發越來越符合社會的環保理念，目前全球研發的生物降解材料品種達幾十種，但實現批量和工業化生產的僅有PSM、PLA、PBS/PBSA、PHA、PCL等。

圖 6  2015-2020全球對三大生物降解材料需求量預測

04四大材料之四：新型彈性體

丙烯基彈性體

丙烯基彈性體是用茂金屬催化技術和溶液聚合工藝組合生產所得，是獨特的丙烯-乙烯半結晶共聚物，具有獨特的高彈性、柔韌性和低溫耐沖擊性，特別是和PP的相容性非常優異。

目前全球只有三家公司有商品化的丙烯基彈性體，牌號分別是陶氏的versify、埃克森美孚的vistamaxx和三井的tafmer。

丙烯基彈性體優點：

?丙烯基彈性體有著手感好、高填充、止滑性佳等特點，比如埃克森美孚vistamaxx的發泡優勢；

?VM發泡產品有手感好，密度好，而且又有膠感；

?具有高填充，填充量可達100phr,而EVA填充量一般在30phr，在降低成本以及做某些功能性材料具有很大的優勢，比如做阻燃材料，就是靠填充來發揮性能的；

?可100%回收，且發泡出來的產品不會出現產品表面氣孔的分布性不好，而EVA發泡如果加入回收料太多（一般加入量30phr），就會出現密度分布不好的現象；

?用VM做一些比較低硬度發泡的工藝，比EVA要容易操作很多。EVA如果硬度做到10°C，相當困難，而且一般要加入SEBS來增加軟度，而VM就很容易做到；

?抗沖擊強度的改善帶來了減薄機會，能夠減少材料使用并降低成本；

?丙烯基彈性體具有較低的熔融溫度，從而降低了加工溫度，其較高的流動速率會提升加工速度。這可以減少能源消耗并提高加工效率。其柔韌性有助于提高拉伸比，減少流痕，從而實現更好的產品質量和更低的廢品率。由于這種彈性體的收縮率比聚丙烯低，使得生產工藝更易于控制，模切更準確，從而改善杯子與蓋子的相配程度，有助于降低廢品率。

丙烯基彈性體的應用：

?食品保鮮盒領域無規共聚丙烯（RCP）應用十分廣泛，但普遍存在低溫抗沖不足的問題。丙烯基彈性體應用于聚丙烯改性，可以提高聚丙烯的韌性。在RCP中作為增韌劑，可以在提高韌性的同時保持RCP的透明度，有助于減少鉸鏈結構的應力發白；

?丙烯基彈性體與聚丙烯 (PP) 共混，可以實現更好的抗沖擊性、透明性和剛度平衡，同時還可以提高加工效率；

?可以用在無紡布、彈性膜、聚合物改性等方面，其中聚合物改性方面表現優異，具體應用案例有洗衣機座盤、食品容器蓋、加濕器水箱、塑料文具、運動水壺、拖鞋等等。

乙烯基彈性體

乙烯基彈性體的性能和特點：

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；POE具有塑料和橡膠的雙重特性綜合性能優異，因此POE可以看作是塑料與橡膠的橋梁產品。

POE彈性體與EPDM相比，它具有熔接線強度卓越、分散性好、等量添加抗沖擊強度高、成型能力杰出的優點；與SBR相比，它具有耐候性好、透明性高、價格低、密度小的優點；與EVA、EMA和EEA相比，它具有密度小、透明度高、韌性好、屈撓性好等優點；與軟PVC相比，它具有無需特殊設備、對設備腐蝕低、熱成型良好、塑性好、密度小、低溫脆性佳和經濟性良好等特點。

POE彈性體作為塑料增韌劑，不僅可以增韌改性與它相容的聚烯烴塑料，而且可通過過氧化物引發，有效地與馬來酸酐、丙烯酸縮水甘油酯等單體發生接枝反應，所得到的接枝物廣泛用來增韌尼龍、聚酯等工程塑料。

聚烯烴彈性體POE分子結構中沒有不飽和雙鍵，具有很窄的分子量分布和短支鏈結構（短支鏈分布均勻），因而具有高彈性、高強度、高伸長率等優異的物理機械性能和的優異的耐低溫性能。

窄的分子量分布使材料在注射和擠出加工過程中不宜產生撓曲，因而POE材料的加工性能優異。由于POE大分子鏈的飽和結構，分子結構中所含叔碳原子相對較少，因而具有優異的耐熱老化和抗紫外線性能。此外有效的控制在聚合物線形短支鏈支化結構中引入長支鏈，使材料的透明度提高，同時有效的改善了聚合物的加工流變性。

乙烯基彈性體的應用：

?POE可以威脅到橡膠、柔性PVC、EPDM、EPR、EMA、EVA、TPV、SBC和LDPE等材質;

?應用于不同產品，如汽車擋板，柔性導管，輸送帶，印刷滾筒，運動鞋，電線電纜、汽車部件、耐用品、擠出件、壓模件、密封材料、管件和織物涂層等;

?也可以作為低溫抗沖改良劑來改善PP的低溫抗沖性能，同時可以作為熱塑性彈性體運用于汽車領域。

乙烯基、丙烯基彈性體會有多牛？

中國天然橡膠對外依存度己超過85%；

正在建設超過4400萬噸/年乙烯新產能有了乙烯基彈性體這個潛在的好下游；

正在建設超過4000萬噸/年丙烯新產能有了丙烯基彈性體這個潛在的好下游！

乙烯基、丙烯基彈性體―相關技術研發迫在眉切。

氟/硅彈性體

氟硅橡膠是以氟硅聚合物為主體的配方組成，氟硅聚合物主鏈中含多個硅氧基團（-Si-O-），其無毒、耐高低溫！可做成熱塑性彈性體。

氟橡膠――“橡膠之王”：具有高度的化學穩定性，是目前所有彈性體中最好的；耐高溫性能極佳、具有極好的耐天候老化性能和耐臭氧性能、真空性能和機械性能優良等――彈性體中綜合性能極佳的品種。幾個小缺點：比如低溫性能不好、耐輻射性能也差等。

3．新材料產業的五大聚焦

01五大聚焦之一：結構化材料

具有量身定制的材料特性和響應，使用結構化材料進行輕量化，可以提高能效、有效負載能力和生命周期性能以及生活質量。

未來的研究方向包括開發用于解耦和獨立優化特性的穩健方法，創建結構化多材料系統等。

不希望新材料被理解在化學層面,而應該在物理性能層面最大化用好它。

02五大聚焦之二：能源材料

研究發展方向包括：

持續研發非晶硅、有機光伏、鈣鈦礦材料等太陽能轉換為電能的材料，開發新的發光材料，研發低功耗電子器件，開發用于電阻切換的新材料以促進神經形態計算發展。

日本岡山大學的研究人員最近開發出一種利用氧化鐵化合物制成的新型太陽能電池。該太陽能電池的吸光率是以往硅酮制太陽能電池的100多倍。

催化材料的研究方向：

改良催化材料的理論預測，高催化性能無機核/殼納米顆粒的合成，高效催化劑適合工業生產及應用的可擴展合成方案，催化反應中助催化劑在活性位場上的選擇性沉積，二維材料催化劑的研究。

03五大聚焦之三：極端環境材料

極端環境材料是指在各種極端操作環境下能符合條件地運行的高性能材料。

研究方向包括：

?基于科學的設計開發下一代極端環境材料，如利用對材料中與溫度相關的納米級變形機制的理解來改進合金的設計，利用對腐蝕機理的科學理解來設計新的耐腐蝕材料；

?理解極端條件下材料性能極限和基本退化機理。

04五大聚焦之四：碳捕集和儲存的材料

?碳捕集和儲存的材料包括：基于溶劑、吸附劑和膜材料的碳捕集，金屬有機框架等新型碳捕集材料，電化學捕集，通過地質材料進行碳封存。

?潔凈水的材料問題涉及膜、吸附劑、催化劑和地下地質構造中的界面材料科學現象，需要開發新材料、新表征方法和新界面化學品。

?可再生能源儲存方面的材料研究基于：

研發多價離子導體和新的電池材料以提高鋰離子電池能量密度，研發高能量密度儲氫的新材料以實現水分解/燃料電池能量系統。

05五大聚焦之五：納米材料

?納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10～100個原子緊密排列在一起的尺度。

?由于納米微粒的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等使得它們在磁、光、電、敏感等方面呈現常規材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學材料、高致密度材料的燒結、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應用前景。

?二維三維納米材料-電極材料、電化學儲能。

三、我國新材料產業發展建議

圖 7  歐美及我國化工企業類型占比

1=精細化工和新材料型多元化工企業

2=傳統石化油氣和基礎化工類企業

3=其他類企業

目前我國傳統石化油氣和基礎化工類企業，巨額投資正熱火朝天,千億級投資項目集群有好幾個,百億級投資項目己“數不過來”。但是收益正急劇下滑，越來越多基礎化工類產品市場價暴跌,例如TDI、乙二醇、甲醇、MMA;連仍依賴進口的PC、PMMA、PA66都不例外。

因此，必須對新材料產業發展具有足夠的重視，否則，實體經濟不會有強大的競爭力!

首先，工業消費級企業應推動中國化工新材料發展，他們的參與和支持是關鍵。

?軌道交通（高鐵、動車、地鐵）―幾乎全由中車集團生產；

?中船集團壟斷了中國造船業―世界前三；

?格力、美的、海爾等均是世界級家電巨頭；

?全球規模第一的汽車制造業；

?全球最大消費級電子產品（手機、pad、電腦）生產基地、消費市場；

?還有蘭月亮、立白等日化大佬。

其次，通過對應用的理解--推動化工新材料發展

?有機氟材料

含有氟元素的碳氫化合物

?有機硅材料

  耐高低溫、電絕緣、耐候（光、放射性、臭氧）、無毒、阻燃、抗氧化等優良特性

?工程、改性材料

  被用做工業零件或外殼材料的工業用材料。

?高性能纖維

  碳纖維、芳綸纖維、超高分子聚乙烯纖維

?電子化學材料――在微電子、光電子技術和新型元器件基礎三大類產品領域中所用的材料，主要包括：

單晶硅為代表的半導體微電子材料；

激光晶體為代表的光電子材料；

介質陶瓷和熱敏陶瓷為代表的電子陶瓷材料；

釹鐵硼永磁材料為代表的磁性材料；

光纖通信材料；

磁存儲和光盤存儲為主的數據存儲材料；

壓電晶體與薄膜材料；

貯氫材料和鋰離子嵌入材料為代表的綠色電池材料等。