我國化工新材料的創(chuàng)新發(fā)展正在進(jìn)入新階段
從2010年起，我國石油和化學(xué)工業(yè)的銷售收入已經(jīng)是世界第二大國，僅次于美國。其中化學(xué)工業(yè)的銷售收入超越美國，是世界第一大國。目前我國化學(xué)工業(yè)的銷售額占到世界化學(xué)工業(yè)銷售額的44.4%，超過美國、歐洲和日本的總和。在全球化學(xué)工業(yè)的發(fā)展中，化工新材料始終是世界各國和跨國公司都在搶占的一個(gè)制高點(diǎn)，化工新材料創(chuàng)新發(fā)展的水平是世界化學(xué)工業(yè)整體發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志，也是反映世界化工強(qiáng)國地位的一個(gè)重要尺度。
黨的十八大以來，隨著我國化學(xué)工業(yè)整體創(chuàng)新能力的快速提升，化工新材料產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展。當(dāng)前我國化工新材料發(fā)展呈現(xiàn)以下五個(gè)特點(diǎn)：
一是產(chǎn)業(yè)體系不斷完善，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。2022年，我國化工新材料產(chǎn)能超過4500萬噸，產(chǎn)量達(dá)到3323萬噸，分別比2015年提高87.5%和97.7%，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值13160億元，產(chǎn)業(yè)體系不斷完善，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，自給率顯著提升。特別是我國化工新材料在基本化工新材料和高端專用新材料取得技術(shù)突破的同時(shí)，生物基新材料也在快速突破并逐步形成規(guī)模。目前在可降解塑料聚乳酸、生物尼龍和蒲公英橡膠技術(shù)創(chuàng)新方面，我們走在世界的前列。
二是技術(shù)創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，保障水平持續(xù)提升。“十三五”以來，我國化工新材料重大關(guān)鍵技術(shù)取得了一系列新突破。先后攻克了茂金屬聚丙烯、110千伏高壓絕緣電纜專用料、光伏級乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等高端聚烯烴；光學(xué)級聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、溶液法聚苯醚、聚砜等高性能工程塑料；苯乙烯—乙烯—丁烯—苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、防彈玻璃用熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(TPU)等高性能橡膠；高強(qiáng)高模聚酰亞胺、大絲束碳纖維、高伸長間位芳綸、高韌性對位芳綸等高性能纖維；鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)膜等高性能膜材料；高鎳三元正極材料、磷酸鐵鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、電池用聚偏氟乙烯(PVDF)等新能源電池材料；生物基聚乳酸、尼龍56技術(shù)也取得了重大突破、化工新材料為“補(bǔ)短板”和保障國家經(jīng)濟(jì)安全作出了突出貢獻(xiàn)。
三是新材料競爭力不斷提升，領(lǐng)軍企業(yè)迅速成長。隨著企業(yè)創(chuàng)新能力的不斷提升和自主創(chuàng)新技術(shù)的不斷突破，一批新材料領(lǐng)軍企業(yè)快速成長。中國石化、中國石油和中國化學(xué)工程集團(tuán)在高端聚烯烴、高性能纖維、尼龍6、尼龍66和氣凝膠領(lǐng)域引領(lǐng)行業(yè)高端發(fā)展；中化控股公司在工程塑料、有機(jī)硅、有機(jī)氟、芳綸領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力；華潤集團(tuán)、中車集團(tuán)、中材集團(tuán)分別在特種聚酯、高性能纖維、高性能膜材料領(lǐng)域加速布局；萬華化學(xué)在異氰酸酯全產(chǎn)業(yè)鏈和新能源材料細(xì)分領(lǐng)域不斷取得新進(jìn)展；巨化集團(tuán)、興發(fā)集團(tuán)、金發(fā)科技、豐原集團(tuán)、泰和新材、福建錦江、長春高崎和江蘇先諾等一批地方國企和民營企業(yè)分別在電子化學(xué)品、氟化工、芳綸、光伏級EVA、硅材料、膜材料、氨綸、特種尼龍、改性塑料、聚酰亞胺、碳纖維和生物化工等領(lǐng)域不斷取得新突破，越來越多的化工新材料技術(shù)指標(biāo)正在接近和達(dá)到國際先進(jìn)水平，顯示出我國化工新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的強(qiáng)大生機(jī)與活力。
四是一批化工新材料專業(yè)園區(qū)迅速成長，產(chǎn)業(yè)技術(shù)特色和規(guī)模優(yōu)勢正在集聚顯現(xiàn)。一批以化工新材料為主業(yè)的專業(yè)化工園區(qū)正在迅速成長，產(chǎn)業(yè)技術(shù)特色和市場競爭優(yōu)勢快速提升。高端聚烯烴和工程塑料產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的上?；@區(qū)、寧波石化經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、南京化工園區(qū)、齊魯化工園區(qū)、大亞灣化工園區(qū)以及氟硅材料集聚發(fā)展的常熟氟化工園區(qū)、東岳氟硅新材料園區(qū)、江西星火有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)園區(qū)，還有聚氨酯產(chǎn)業(yè)集聚的煙臺萬華工業(yè)園、寧波大榭開發(fā)區(qū)、蚌埠生物基化工新材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)、淄博高新園區(qū)等，都在呈現(xiàn)出成長的跨越和優(yōu)勢提升的新變化，我國化工新材料的園區(qū)基地和核心載體正在形成。
五是我國重點(diǎn)大專院校、科研院所和大型骨干企業(yè)緊密結(jié)合，正在形成一大批充滿活力、轉(zhuǎn)換快捷、產(chǎn)學(xué)研用一體的創(chuàng)新平臺。在我國化工新材料創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)踐中，清華大學(xué)、天津大學(xué)、四川大學(xué)、浙江大學(xué)、北京化工大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、華中科技大學(xué)等一批大專院校，以及中國科學(xué)院大連化物所、長春應(yīng)化所、化學(xué)所、過程所和航天研究院等一大批化工研究院所等已經(jīng)在陜西榆林、山西晉城、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、天津南港和大港、浙江寧波和衢州、廣東惠州和珠海、江蘇南京和張家港、遼寧長興島等地同重點(diǎn)化工企業(yè)建立了一批長期合作的創(chuàng)新平臺和創(chuàng)新基地，在市場需求的牽引下，這批產(chǎn)學(xué)研用平臺奉獻(xiàn)了一大批高端技術(shù)成果，化工新材料創(chuàng)新體制的突破也正在顯示出改革的活力和長遠(yuǎn)的優(yōu)勢。
以上五大特點(diǎn)，充分說明我國化工新材料創(chuàng)新發(fā)展正在跨入一個(gè)全新的階段。這個(gè)階段的一個(gè)根本性變化，就是當(dāng)下的創(chuàng)新已由“跟隨型”階段轉(zhuǎn)入了一個(gè)“引領(lǐng)型”的新階段。作為世界第一的化工大國和化工新材料消費(fèi)大國，中國必然會成為世界化工大國和跨國公司競爭的焦點(diǎn)，化工新材料高端技術(shù)引進(jìn)的機(jī)會會越來越少，自主創(chuàng)新的緊迫性越來越高。在整個(gè)行業(yè)“補(bǔ)短板”突出矛盾逐步緩解后，趕超世界前沿“闖高端”的創(chuàng)新，就已經(jīng)成為發(fā)展的主流。在這個(gè)大競爭時(shí)代，立足自主創(chuàng)新、綠色創(chuàng)新、高端創(chuàng)新，提高自己的創(chuàng)新能力和競爭能力，是我們面向未來的唯一選擇!
未來我國化工新材料創(chuàng)新發(fā)展必須搶占的技術(shù)制高點(diǎn)
國外研究機(jī)構(gòu)和媒體把全球化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展劃分為三大梯隊(duì)的格局：
第一梯隊(duì)包括美國、日本和歐洲。分析認(rèn)為美國全面領(lǐng)先；日本站在納米材料和電子信息材料的高端；歐洲處在結(jié)構(gòu)材料、光學(xué)與光電材料、納米材料的前沿。
第二梯隊(duì)包括中國、韓國和俄羅斯。分析認(rèn)為在第二梯隊(duì)中中國站在第一位，在半導(dǎo)體照明、稀土永磁、人工晶體材料方面領(lǐng)先；第二位是韓國，在顯示材料、存儲材料方面領(lǐng)先；第三位是俄羅斯，在航空、航天材料方面領(lǐng)先。
第三梯隊(duì)是巴西和印度等國家。
從全球化工新材料發(fā)展的最新趨勢看，產(chǎn)業(yè)壟斷正在加劇，高端材料的技術(shù)壁壘的競爭更趨白熱化。特別是一些大型跨國公司，憑借自身的技術(shù)研發(fā)、資金和人才優(yōu)勢，已經(jīng)在很多高技術(shù)含量、高附加值的新材料產(chǎn)品中占據(jù)主導(dǎo)地位。比如，日本東麗、帝人公司，壟斷了高性能碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù);美國鋁業(yè)公司，掌握了飛機(jī)用金屬材料80%的專利；美國杜邦公司、日本帝人公司，控制了對位芳綸纖維市場80%的份額；日本信越、德國瓦克、日本住友、三菱材料等公司，占據(jù)了國際半導(dǎo)體硅材料80%的市場份額；美國科銳公司，占據(jù)了碳化硅單晶70%以上的全球市場份額。
根據(jù)我國石油和化學(xué)工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)要求，以及國外發(fā)達(dá)國家化工新材料發(fā)展趨勢，綜合各研究機(jī)構(gòu)和專家的研究成果，特別是根據(jù)我們行業(yè)“十四五”規(guī)劃目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)升級的重大需求，我們認(rèn)為當(dāng)前和未來一段時(shí)間，我國化工新材料創(chuàng)新發(fā)展 “闖高端”的戰(zhàn)略任務(wù)應(yīng)重點(diǎn)集中在以下七大領(lǐng)域：
(一)高端聚烯烴材料及關(guān)鍵單體。高端聚烯烴及單體供給不足和創(chuàng)新能力落后，仍然是我國化工新材料發(fā)展的一個(gè)突出矛盾。要重點(diǎn)突破高性能催化體系和復(fù)合聚合工藝難題，開發(fā)高碳α-烯烴、光伏膠膜及汽車工業(yè)用聚烯烴彈性體(POE)、超高壓絕緣聚烯烴專用料、包裝材料用茂金屬聚乙烯、多組分聚丙烯(PP)釜內(nèi)合金等高附加值產(chǎn)品，形成系列化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高水平國產(chǎn)化替代，支撐高端聚烯烴產(chǎn)業(yè)向高性能、多功能、精細(xì)化方向發(fā)展。
(二)高端合成橡膠。在高端合成橡膠技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展中，重點(diǎn)要突破氫化丁腈橡膠(HNBR)加氫催化劑催化機(jī)理和加氫過程聚合物結(jié)構(gòu)變化機(jī)理，重點(diǎn)開發(fā)航空航天、國防軍工用HNBR和綠色輪胎專用官能化溶聚丁苯橡膠(SSBR)以及5G通訊電路板材料用液體橡膠，構(gòu)建自主可控的高端官能化橡膠產(chǎn)業(yè)鏈。要進(jìn)一步加大生物橡膠開發(fā)力度，力爭取得新的突破。
(三)高端合成纖維材料及單體。我國是世界上最大的紡織品市場，在未來的高端發(fā)展中，我們要在碳纖維和己二腈/己二胺成套技術(shù)及2,6-萘二甲酸核心技術(shù)上取得重大突破，加快推進(jìn)高強(qiáng)高模千噸級纖維生產(chǎn)線建設(shè)，并在特種纖維及下游市場開拓中，加快創(chuàng)立質(zhì)量、品種和品牌的優(yōu)勢。
(四)工程塑料及特種工程塑料。要重點(diǎn)突破特種聚碳酸酯核心技術(shù)和特種尼龍核心技術(shù)，建成3000噸級氫化雙酚A、萬噸級1,4-環(huán)己烷二甲醇(CHDM)、千噸級異山梨醇生產(chǎn)裝置，建成萬噸級特種聚碳酸酯柔性生產(chǎn)線，大力開發(fā)聚酰亞胺薄膜、聚芳醚類特種工程塑料等產(chǎn)品應(yīng)用市場，增強(qiáng)品牌影響力和系列產(chǎn)品牌號，突破航天航空應(yīng)用的瓶頸，不斷擴(kuò)大工程塑料的市場應(yīng)用水平和市場競爭能力。
(五)電子化學(xué)品。以第三代半導(dǎo)體為代表的化合物半導(dǎo)體新材料，正在重塑全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭新格局，我們可以充分利用國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和裝備巨頭還未形成專利、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模壟斷的機(jī)遇，在后摩爾時(shí)代實(shí)現(xiàn)超越。要在超大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體用光刻膠外延氣技術(shù)、特種液晶高分子材料、特種光學(xué)聚酯膜材料、濕電子化學(xué)品以及封裝材料上取得領(lǐng)先突破。
(六)生物基材料。隨著生物基材料技術(shù)的創(chuàng)新突破、生物基材料呈現(xiàn)出一個(gè)爆發(fā)式增長的新態(tài)勢，隨著“雙碳”目標(biāo)的實(shí)施，生物基材料的發(fā)展又進(jìn)入了一個(gè)黃金時(shí)期。2023年9月美國發(fā)布了《生物技術(shù)和生物制造明確目標(biāo)》，提出了生物基聚合物要在20年內(nèi)取代目前90%以上的塑料和其他商業(yè)聚合物的目標(biāo)。當(dāng)前我們要在加快實(shí)現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)菌種和酶制劑技術(shù)的創(chuàng)新突破外，還要集中力量在生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)、生物基聚丙烯腈和生物基電池級硬碳負(fù)極材料三個(gè)方面取得重大突破。提升更清潔、更高效、更安全的生物發(fā)酵和分離提取技術(shù)水平，建立規(guī)?；痉豆こ毯托袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，力爭在生物基材料技術(shù)創(chuàng)新方面走在世界前列。
(七)二氧化碳(CO?)資源化利用技術(shù)以及塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)。未來CO?資源化利用將會成為世界各國高質(zhì)量發(fā)展的競爭焦點(diǎn)。碳基材料也是化工新材料中的一個(gè)大家族，目前世界各國、各跨國公司都在加大研發(fā)力度，積極尋求CO?資源化利用的技術(shù)、工藝和產(chǎn)品。前不久，日本研發(fā)出利用CO?生產(chǎn)丁苯合成橡膠的新技術(shù)，為CO?在化工新材料方面的利用又探索了一條新路。我國化工行業(yè)也要進(jìn)一步加大CO?資源化利用和塑料化學(xué)循環(huán)利用的研發(fā)力度，在化工新材料的利用方面，力爭闖出一條具有中國特色、國際領(lǐng)跑的新路子。
我國化工新材料新發(fā)展階段的創(chuàng)新必須實(shí)現(xiàn)三大突破
實(shí)踐告訴我們，未來國際化工新材料高端壟斷局面的打破，必須依賴我們自己的技術(shù)創(chuàng)新，未來我國化工新材料競爭優(yōu)勢的建立，也必須依賴我們自己的技術(shù)創(chuàng)新。一個(gè)企業(yè)、一個(gè)行業(yè)、一個(gè)國家的創(chuàng)新突破，必然要伴隨著創(chuàng)新環(huán)境的重大改善和突破。當(dāng)前我國化工新材料創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)入了“闖高端”的新階段，必然要求全行業(yè)在觀念上、組織上和激勵方式上也要跨上一個(gè)新臺階?；ば虏牧蟿?chuàng)新發(fā)展正在觀念、組織和激勵方式三個(gè)方面發(fā)出強(qiáng)烈的呼喚。
一是觀念上的突破。2005年美國國立研究院議會發(fā)布的未來20年世界化工發(fā)展新趨勢的報(bào)告告訴我們：“從20世紀(jì)90年代開始，化學(xué)和化工開始重合，兩者的關(guān)系變得更加緊密了。這在高分子、催化和電子材料的合成到制造、生物科學(xué)和生物工學(xué)、藥學(xué)、納米科學(xué)和納米工學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程等跨學(xué)科領(lǐng)域尤為顯著。這些領(lǐng)域不但作為化學(xué)的領(lǐng)域被接受，而且成了以化學(xué)為中心的領(lǐng)域，橫跨各個(gè)傳統(tǒng)的化學(xué)領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域區(qū)分化學(xué)家和化學(xué)工作者沒有太大意義?！泵绹@份研究的報(bào)告題目就是“超越分子的界限”，充分反映了世界化學(xué)研究方向的鮮明變化。專家們認(rèn)為，今天的化學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)超越了分子擴(kuò)展到了材料、細(xì)胞、生命、地球等學(xué)科，認(rèn)為在那里有化學(xué)的新的發(fā)展可能性。化學(xué)在不斷變化，我們的認(rèn)識、我們的創(chuàng)新也要隨之而變化，我們在認(rèn)識上和觀念上的變化開始了嗎?
二是組織上的突破。同樣是這份研究報(bào)告認(rèn)為，從20世紀(jì)90年代開始，化學(xué)研究的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)開始瓦解。首先，化學(xué)中最大的創(chuàng)新機(jī)會已經(jīng)在傳統(tǒng)化學(xué)范疇之外了。新的化學(xué)前沿是生命科學(xué)、材料科學(xué)。此外，再加上能源、環(huán)境、健康管理。其次，功能研究取代了結(jié)構(gòu)成為研究的主要目標(biāo)。功能比結(jié)構(gòu)更難處理，特別是功能設(shè)計(jì)難度更加一籌。再次，由于人才需求和人才供給的失衡，學(xué)術(shù)性化學(xué)研究人員過剩，最終領(lǐng)域的分割導(dǎo)致年輕化學(xué)人員狹窄的專業(yè)化，培養(yǎng)不出適應(yīng)發(fā)展需求的新學(xué)術(shù)制造的化學(xué)家。為了應(yīng)對當(dāng)前的挑戰(zhàn)和未來行業(yè)發(fā)展的需求，化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)必須大膽、加快人才培養(yǎng)的變革。除了這份研究報(bào)告提出的人才培養(yǎng)變革外，當(dāng)下和未來我們化工新材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，在組織方式上也必須加快變革，要把開放的，既有專業(yè)分工、又有協(xié)調(diào)配合的整體性創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)組織起來，打通產(chǎn)學(xué)研用體系的堵點(diǎn)、斷點(diǎn)，加快開放式研發(fā)新體制的建立和完善，在實(shí)踐中加快跨學(xué)科復(fù)合型人才培養(yǎng)和領(lǐng)軍人才的鑄造。
三是激勵方式上的突破。高端創(chuàng)新是極其復(fù)雜、極其艱難的過程，要寬容失敗、允許過錯。有人告訴我，民營企業(yè)的創(chuàng)新同國有企業(yè)的創(chuàng)新，在激勵方式上有一個(gè)截然不同的“九一模式”：民營企業(yè)有10個(gè)創(chuàng)新，9個(gè)失敗，1個(gè)成功，就OK了！而國有企業(yè)有10個(gè)創(chuàng)新，9個(gè)成功了，應(yīng)該；1個(gè)失敗了，換人!在未來高端新材料的創(chuàng)新實(shí)踐中，我們是否應(yīng)該多一些理解、多一些包容、多一些支持?！笆∈浅晒χ浮?，是科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展中的真理，也是我們在創(chuàng)新管理中需要急切改進(jìn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
化學(xué)和化學(xué)工業(yè)是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的朝陽事業(yè)，需要一大批充滿活力、充滿熱愛、充滿追求的年輕人才，大學(xué)教育是人才培養(yǎng)、特別是年青人才培養(yǎng)的決定性陣地。大學(xué)教育一定要“將最好的年輕學(xué)生吸引到化學(xué)科學(xué)中來，要幫助他們挑戰(zhàn)并取得成就。他們在分子的最前線及超越分子的領(lǐng)域工作，一邊歡度激情的人生，一邊順應(yīng)人類迫切的愿望做貢獻(xiàn)”。
化學(xué)是神奇的。我們的物質(zhì)世界全部是由原子、分子組成的，但原子、分子的組成是無限多樣性的，由這種多樣性而產(chǎn)生的物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)，并利用這種多樣性制造新的物質(zhì)是今后化學(xué)“新知識制造”最值得期待的!這個(gè)世界上還尚有超出我們想象的豐富多樣的世界，在那里一定會有更加豐富多樣的化學(xué)新未來！這就是人類對21世紀(jì)化學(xué)的期待。
