簡述化工新材料-與未來世界共舞

1、簡述化工新材料:與未來世界共舞“化工新材料發(fā)展不夠好是我國石化行業(yè)大而不強的原因之一。去年的中央經濟工作會議提出了我國經濟新常態(tài)的九大特征，其中好幾條都與化工新材料緊密相聯。那么，新常態(tài)下化工新材料的發(fā)展機遇在哪里?我想就在3D打印、半導體、節(jié)能環(huán)保等行業(yè)的發(fā)展中，在人口老齡化等問題的解決中。”在1月28日由工信部原材料司組織的新常態(tài)下化工新材料發(fā)展座談會上，工信部原材料司副司氏潘愛華表示。3D打印、半導體、節(jié)能環(huán)保等行業(yè)的發(fā)展以及人口老齡化問題的解決都離不開化工新材料的支撐，化工新材料將以成就他們的方式與世界共舞。業(yè)界專家就這些領域化工新材料的發(fā)展機遇進行了探討。3D打印材料最賺錢3D打印是

2、通過CAD設計模型，采用離散材料(液體、粉末、絲、塊等)逐層堆積原理制造三維實體材料的技術。與傳統的車銑刨鉆等減式制造技術和鑄造、鍛壓等成形工藝不同，3D打印是自下而上的原料累加制造成形工藝，也被稱作材料累加制造、快速原型、分層制造、實體自由制造等。中科院化學所研究員徐堅指出:“當人們都在關注3D打印的機器是如何工作，3D打印究竟能做出什么的時候，卻忽視了3D打印未來最賺錢的部分之一:材料。”3D打印材料是3D打印技術發(fā)展的重要基礎。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料。此外，彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到應用

3、。業(yè)界認為，工程塑料是當前應用最廣泛的一類3D打印材料，常見的有ABS類材料、PC類材料、尼龍類材料等。國際市場分析機構Sm arTech去年發(fā)布的3D打印市場中的塑料:十年機會預測報告稱，目前，全球3D打印用塑料銷儒額己達到億美元，預計2019年將增至14億美元。隨著消費市場和專業(yè)用戶群的快速增氏3D打印用塑料材料有望獲得高利潤。徐堅研究員表示，3D打印的突出特點是即設計一即打印一即成型一即驗證，對工業(yè)設計而言，將會極大地縮短前期設計時間，在未來工業(yè)設計為先導的工業(yè)信息化過程中會成為一項顛覆性技術，這是3D打印或者增材制造技術的核心內涵和重要性所在，而不是30年前即存在的玩具或者藝術品打印技

4、術。目前，3D打印主要的成型方法有熔融沉積造型(3 D M)、立體光刻(SLA)、三維印刷(3D P)、選擇性激光燒結(SLS)等，西安交大盧秉恒院士、清華顏永年教授、北航王華明教授、華中科大史玉升教授、西北工大黃衛(wèi)東教授等都在進行相關研究，他們的研究主要采用基于金屬粉末的選擇性激光燒結(SLS)法。他提出，3D打印對高分子化學和物理提出了新的挑戰(zhàn)。高分子材料的特點是隨著相對分子質量的增加，機械性能不斷提升，目前聽須開發(fā)聚醋類、聚烯烴類超高相對分子質量聚合物材料的高效合成方法，以及獲取在激光加熱狀態(tài)下超高相對分子質量聚合物的鏈纏結和高強度。同時，3D打印對高分子材料加工來說也是一個新的機遇。因

5、為在傳統加工技術中，高相對分子質量往往導致高成型加工難度，需引入助劑來提高加工性能，但加工助劑的引入會導致制品拉仲強度、硬度、電絕緣性下降，影響熱穩(wěn)定性和阻燃性。而且，一種助劑的加入，需要另添加一種或多種助劑來平衡補償，配方復雜，工藝繁瑣，成本高。利用3D打印對超高相對分子質量聚合物粉體在其高彈態(tài)下進行加工成型，是高性能高分子材料加工的新機遇，勢必帶來高分子學科發(fā)展的新突破。目前國內3D打印企業(yè)追求轟動效應多，踏踏實實研發(fā)少;追求整體系統集成多，關注材料的少;追求表觀模型的多，關注3D實質的少;追求表面形式的多，關注知識產權的少;人石亦石多，原始創(chuàng)新少，戰(zhàn)略布局少。針對這些問題，徐堅研究員率領

6、中科院團隊近200名人員，高效協同，歷經4個月艱苦研發(fā)，攻克了超高相對分子質量聚合物微球、500以下激光高精度控溫等一系列關鍵技術，己于20XX年4月30日向國家知識產權局專利局提交了57項關于3D打印用高分子材料制備及應用的發(fā)明專利申請，成為目前在高分子材料增材制造方向上申報的最大專利池。目前，中科院化學所正跟相關單位合作，力爭今年初步建成超高相對分子質量聚合物3D打印精細加工成型示范線，進一步形成超高相對分子質量聚合物3D打印專用材料、方法與裝備，為高性能高分子及無機一高分子復合材料的3D制造探索可行途徑，希望率先在工業(yè)預設計、醫(yī)學等2 3個方向上形成突破。中國石油化工集團公司正在謀求從石

7、油+化工向能源+材料的戰(zhàn)略轉變，發(fā)展3D打印材料正是中石化布局新材料版圖的重要一環(huán)。該公司科技部合成材料處處氏莊毅表示，中石化于去年開始部署3D打印戰(zhàn)略，目前有7 8組人員正圍繞3D打印材料、加工方式、應用領域等開展相關研究。據了解，3D打印材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發(fā)，與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區(qū)別，形狀包括粉末狀、絲狀、片狀和液體狀等。根據打印設備的類型及操作條件不同，所用的粉末狀3D打印材料的粒徑在1 100um，為保證粉末有良好的流動性，一般要求粉末具有高球形度。半導體產業(yè)高純材料緊缺巨化股份浙江博瑞電子科技有限公司總經理陳剛表示，電子化學材料是大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路

8、、分立器件、平板顯示器、工.ED、太陽能電池等半導體產業(yè)制造過程中不可或缺的關鍵性化工材料。對國家而言，電子化學材料是信息化產業(yè)發(fā)展的重要基礎支撐產業(yè)，是兩化融合的重要體現。但是，國內電子化學材料的品質與國際先進水平有差距，核心技術缺乏，進口依存度高，給國家?guī)順O大的信息安全隱患。我國電子化學材料產業(yè)發(fā)展的困境主要表現在幾個方面，一是技術嚴重滯后于微電子、光電產業(yè)的發(fā)展，產品單一、規(guī)模小，無法形成系列產品的解決方案，高端市場自給率不足10%;二是半導體行業(yè)材料供應商準入門檻極高，設備投入大、管理要求高、產品導入期L，國內企業(yè)提升技術的積極性不高;三是國內企業(yè)一有技術突破，國外材料商就下調價格，

9、因價格差距不大，國內半導體企業(yè)導入國內產品的積極性不高;四是國內半導體企業(yè)多為代工企業(yè)，國外半導體企業(yè)直接指定上游供應材料企業(yè)，國內代工企業(yè)沒有自主更換材料的話語權。陳剛認為，半導體產業(yè)所用的電子化學材料分為電子氣體和電子化學品兩大類，先進制造過程對所使用的電子化學材料提出了更高的要求，電子化學材料產業(yè)和技術應滿足集成電路發(fā)展要求，爭取彎道超車。其中，電子氣體的發(fā)展方向是深度純化，純度由5N向7N .9N發(fā)展;電子化學品的方向則是深度提純，純度由ppm級提高到ppb級，正在向ppt級發(fā)展。光刻膠可以用于微電子加工的多個工序中，但大多為國外公司掌握。目前，中科院化學所副所氏楊國強團隊開發(fā)的超高精

10、細光刻膠己經取得突破，完成了實驗室性能檢測設備和光刻膠主體材料的研發(fā)，下一步將進行放量生產。徐堅還提出，應加大后3代半導體材料、智能工業(yè)用材料、高溫超導材料、移動電子信息用材料、激光顯示技術用材料等的開發(fā)。潘愛華指出，大力發(fā)展電子化學品和3D打印材料，是石化化工行業(yè)推進產業(yè)間兩化深度融合的著力點。節(jié)能環(huán)保萬億元市場待分享潘愛華表示，石化行業(yè)是高能耗、高排放產業(yè)，同時也是生產節(jié)能環(huán)保產品最多的行業(yè)。我國“大氣十條”的發(fā)布，能夠帶動2萬億元的需求，這里面化工材料所占比例一定不低。清華大學膜材料與工程北京市重點實驗室主任王曉琳認為，節(jié)能減排將是化工適應新常態(tài)的重要舉措。他說，一個銷儒額在1億元左右的

11、石化企業(yè)，如果存在高濃廢水未經深度處理回用而排放，那么從廢水、廢氣中排出的資源價值可能在500萬元以上。有句老話叫“天無棄物”，絕大多數的廢水、廢氣都可以實現資源化利用，而這需要各種化工新材料的支持。遺憾的是，在節(jié)能減排領域，化工新材料的發(fā)展現狀尚不盡如人意。他以膜材料舉例。近年來，膜產業(yè)產值每年以30%的速度增加，但大多數產品仍屬于中低端，難以進入高端。國外企業(yè)非常樂意看到中國推動節(jié)能減排，因為他們儲備了很多先進技術。他強調，作為一種重要的化工新材料，膜材料在節(jié)能減排中機遇很多，下一步的方向就是在廢水處理、廢物資源化利用方面發(fā)揮更大作用，滿足行業(yè)重大需求，促進化工行業(yè)適應新常態(tài)發(fā)展。據了解，

12、近年來國內也有不少很好的膜產品問世。譬如，清華大學自主研發(fā)的熱致相分離法聚偏氟乙烯中空纖維膜，通過產學研合作成功開發(fā)出壓力式、浸沒式及膜生物反應器等三大系列超濾膜組件(賽諾膜)。北京賽諾膜技術有限公司以清華大學熱致相分離技術為核心，進行高性能膜產品開發(fā)、制造及服務。截至目前，該公司己實施項目超過100多個，超濾系統處理水量每天達100萬噸以上，膜產品在鋼鐵、電力、石化、煤化工等工業(yè)領域，以及海水淡化、市政等領域得到了廣泛應用，并出口到美國、日本、韓國、澳大利亞等發(fā)達國家。人口老齡化蘊含大機遇民政部老齡科學研究中心副主任黨俊武表示，20XX年我國老齡人口在億，2053年將達到億，占總人口的%，其中失能人口在1億左右。20XX年，我國老年人衛(wèi)生費用在9000億元，占全國衛(wèi)生總費用的40%。隨著我國人口老齡化加劇，老年人用品的市場需求日益多樣化。而原材料工業(yè)是滿足人口老齡化需求的基礎支撐。潘愛華指出:“人口老齡化是我國不可回避的現實，也是必經階段，但對制造業(yè)來說卻是一種機遇。目前，我國專用于老人的產品不足20XX種，而日本有4萬多種，日本、法國等己經看到了這里面的機遇。在產能