我国材料科技部署及化工若干重点发展方向远景分析PPT课件

1 我国材料科技部署及化工若干重点发展方向 邵立勤国家新材料生产力促进中心秘书长 2 一材料发展的战略地位 材料作为社会生存与发展的物质基础 其使用与发展一直是标志人类进步的里程碑 历史上每次产业革命的成功都离不开新材料的开发 它是工业革命的先导 与能源 信息 生物技术构成了现代文明社会的四大支柱 进入21世纪 材料学科对于维护我国的国家安全和国际形象 可持续地发展我国的国民经济 支撑我国国民经济各领域的近 中 长远期科技发展规划 都呈现出比过去任何时期更加突出的现实意义和深远的历史意义 3 二我国材料产业处于快速发展阶段 新材料 近年来 我国在新材料领域的研发方面取得了长足的进步 中国新材料领域的高技术研究具有相当水准 已有30 多的项目达到了国际先进水平 我国是稀土永磁大国 我国的镁储量 生产量 出口量已占世界第一 以人造金刚石和氮化硼为代表的超硬材料生产量和出口量也已达世界第一 4 我国新材料主要产业增幅连续4年保持了20 以上的增长率 2006年稀土新材料产业总值达到103亿元 增幅略有下降 2006年纳米新材料产业总值达到45亿元 增幅稳步提升 2006年电池新材料产业总值达到47亿元 2006年光电新材料产业总值达到71亿元 产业规模持续扩大 5 化工新材料 我国化工新材料领域在 十五 期间 获得很大进步 取得了一批重大科技成果 突破了一些关键 共性技术 打破了制约行业发展的瓶颈 如具有自主知识产权的MDI 二苯基甲烷二异氰酸酯 制造技术的成功开发和大型化 改变了我国聚氨酯行业MDI原料全部依赖进口的局面 氟硅新材料工业聚四氟乙烯和甲基氯硅烷新工艺的突破 进一步提升了我国氟树脂和有机硅单位的生产技术水平 年产5万吨氯化聚乙烯 CPE 成套生产技术的开发成功 使我国这一产业技术达到世界先进水平 同时带动了橡胶加工等下游相关产业的发展 十一五 期间 新材料产业快速发展的外部环境和条件有利 产业进入起飞期 6 三材料领域科技发展规划综述 中长期科技发展规划指导思想 自主创新 重点跨越 支撑发展 引领未来 总体目标 从材料大国成为材料强国建成我国材料科技和材料产业科学与技术创新体系实现材料工业的可持续发展为材料科技和材料产业长远发展奠定坚实基础 7 材料领域 十一五 科技发展规划贯彻和落实国家中长期科技发展规划纲要把提高自主创新能力摆在全部工作的突出位置全面落实科学发展观 坚持走新型工业化道路 全面建设小康社会发展目标坚持 自主创新 重点跨越 支撑发展 引领未来 的指导方针 8 总体发展思路 以先进制造技术 特别是绿色制造技术改造和提升基础原材料产业 突出自主创新 大力发展高技术新材料 满足国民经济和国防建设中的重大材料需求问题 在改造和提升基础原材料产业方面 开发高性能 低能源资源消耗和环境污染小的材料技术 在发展高技术新材料方面 大力开发纳米材料 超导材料 电子信息材料等 获取原创性成果 在解决国民经济和国防建设重大需求方面 发展超级结构材料 新型能源材料 生物医用材料 生态环境材料以及其它特种功能材料等 9 新材料领域的重点支持方向 纳米材料与器件信息功能材料与器件高效能源转换与储能材料生物医用与仿生材料环境友好材料重大工程及装备用关键材料基础材料性能优化材料设计与先进制备技术 10 实施方案及措施 原创性研发 鼓励重点方向探索 智能材料 纳米材料与器件 光电子信息材料与器件 生物医用材料 高效能源材料 环境友好材料等 再创新行动 重点是新一代可循环钢铁流程 新型平板显示技术 农药创制工程 碳纤维等 跨越行动 重点是激光显示 半导体照明工程 大型反渗透海水淡化关键材料与工程示范 全氟离子膜 化工过程强化 军工配套材料等 产业化行动 重点是多晶硅产业化关键技术 全固态激光器 绿色建筑材料等 11 西部新材料行动 发挥西部地区资源优势 力争改变我国资源型低端产品出口 高附加值产品进口局面引导和支持若干重点领域形成产学研战略联盟 半导体照明 TFT LCD等 落实对企业技术创新的引导和支持政策 积极引导企业参与战略产业的原始创新和重点领域的集成创新 在重大项目上引导企业尤其是大型企业的参与 并积极发挥企业主导作用 加强企业研发机构和产业化基地建设 国家工程技术研究中心 企业技术研究中心 材料特色产业化基地 12 项目安排 材料863重大项目军工配套关键材料及工程化技术10高温超导技术3高性能纤维与复合材料2无源电子元器件及集成技术1全固态激光器及应用技术3极大规模集成电路关键材料10新一代平板显示技术3 13 材料支撑计划重大项目新一代可循环钢铁流程工艺技术开发6大型反渗透海水淡化装置关键材料与示范工程开发3半导体照明关键技术与示范2农药自主创新与产业共性技术开发3全氟离子膜工程技术研究2建筑材料绿色制造关键技术研究3含有毒有害元素材料的替代技术2 14 材料支撑计划重点项目节镍高性能不锈钢关键技术开发0 7稀土材料先进制备与应用技术1先进铝合金制备加工技术的研究开发与产业化1高性能镁合金及应用技术0 8化工反应过程强化技术2纺织品无水整理印染技术1新型可生物降解聚合物的制备与应用2功能性表面活性剂绿色化工程技术0 5光纤原材料及其制备技术0 5工业用循环水利用技术0 5 15 材料平台建设高温超导电力应用试验平台2 5纳米材料标准 检测与安全性评价平台2农药创制评价平台1化工反应过程模拟平台1高性能含氟高分子材料评价平台1生物与仿生催化过程研究开发平台0 5高纯材料工程化与应用技术评价平台2 5先进粉末冶金工艺技术与应用平台1半导体照明集成技术平台1 5镁合金应用技术研究开发平台0 5人工晶体研发平台0 5燃料电池材料集成技术平台1 16 拟于2007年启动的项目863重大项目 新型平板显示技术 略 863重点项目 优势资源新材料技术开发及应用主要研究内容 有色金属优势资源的高附加值材料关键技术 钒钛铌磁铁矿资源优势的材料加工制备及综合利用技术 化工资源优势的新材料加工制备关键技术 具有产业优势及应用前景的关键材料制备技术 具有西部特色的绿色环保材料关键技术 17 863计划专题方向智能材料设计与先进制备技术高温超导与高效能源材料技术纳米材料与器件光电信息与特种功能材料高性能结构材料其中 高性能高分子材料探索类课题 1 高性能化聚乙烯和聚丙烯类树脂 2 以C4和C5馏份为主的合成橡胶材料 3 高强 耐磨 阻燃 耐高温工程塑料及成型加工技术 4 纺织用聚合物纤维材料 5 功能性聚合物薄膜 高分子涂覆材料 6 高分子成型和合金化新技术 18 高性能高分子材料目标导向类课题 汽车用单一化材料聚烯烃制备技术研究目标 联合大型石油化工和有关汽车制造企业 开发具有自主知识产权的低成本高性能聚丙烯材料釜内合金化制备技术和绿色化复合应用技术 实现高性能聚烯烃及其复合材料规模化制备和在汽车上的应用 为汽车用高分子材料的可回收利用提供技术支撑 19 主要研究内容 利用两段聚合反应在聚丙烯基体中引入橡胶性质的乙烯 烯烃共聚物弹性体 制备强度和韧性可调的一系列高性能聚丙烯釜内合金树脂 确定合金中各组分结构 形态 性能的关系 开发出性能优异的汽车保险杠及仪表盘等专用料 提出汽车用聚丙烯釜内合金塑料的性能标准和典型构件产品的标准规范 完成聚丙烯釜内合金的千吨级中试装置的建设和放大试验 初步确定万吨级工业化试验的工艺参数 探索制备系列高性能 轻量化的单组分和双组分纤维增强聚丙烯基复合材料 20 主要指标 聚合技术指标 1 相对于共混工艺 制备过程能耗降低10 以上 2 等规聚丙烯及共聚物的熔点100 165oC 玻璃化转变温度在 20 50oC之间 釜内合金化材料 1 根据不同车用部件对材料的要求 开发出3 4个高性能聚丙烯树脂品种 21 四 加速化工新材料产业发展的若干问题 十一五 期间 我国的新材料工业发展将重点实施自主创新 技术集成 可循环可持续发展三大战略 化工新材料 若干值得注意的发展方向 22 1 工程塑料 工程塑料与通用塑料相比 在机械性能 耐热性 耐久性 耐腐蚀性等方面能达到更高的要求 而且加工更方便可替代金属等材料 因而在汽车 通信设备 建筑材料 家用电器 航空航天等方面有着广阔的用途 工程塑料主要由尼龙 PA 聚碳酸酯 PC 聚甲醛 POM 热塑性聚酯 PBT PET 改性聚苯醚 MPPO 五大通用工程塑料和聚苯硫醚 PPS 聚砜 PSF 聚酰亚胺 PI 聚醚醚酮 PEEK 液晶树脂 LCP 等特种工程塑料及ABS树脂所构成 在发达国家早已形成了一个规模庞大的高新技术产业 并成为衡量一个国家工业发达程度的重要标志 23 目前世界工程塑料年消费量约为1000万吨 并以每年4 5 的速度递增 预计2007年将达到1350万吨 随着国民经济现代化发展步伐的加快 各个领域对工程塑料的需求不断增长 供需矛盾十分突出 国内工程塑料的产量与质量远远满足不了日益增长的需求 国内工程塑料行业产量与需求相比严重滞后 五大通用工程塑料的自给率大约只能占到15 不得不依靠大量进口来寻求平衡 24 其中热塑性聚酯 PBT PET PEN等 热塑性聚酯是由饱和二元酸和二元醇经缩聚反应制得的线性半结晶聚合物 今后几年 随着汽车电器国产化程度的提高 PBT在汽车上的应用会有较大幅度增长 预计PBT的消费增长率会超过15 蓝星集团和台湾长春公司都有建设5万t aPBT树脂生产装置的计划 加上现有装置 预计2010年产能可达20万t a左右 届时国内PBT树脂供求将基本平衡 25 2 有机氟 有机氟产业包括含氟聚合物 氟化烷烃 含氟芳香族化合物三大类产品 含氟聚合物主要包括氟塑料和氟橡胶 主要有PTFE FEP FKM 氟化烷烃包括氟化氯代烷烃 氟化溴代烷烃和其他氟化烷烃 主要有CFC HCFC HBFC HCF 含氟芳香族化合物的品种很多 其中产量比较大的有氟苯 2 4 二氯氟苯 氟氯苯胺和三氟甲苯 我国在今后几年氟化工的年均增长率将保持在12 左右 其中HF在9 无机氟化物8 F22在7 5 氟橡胶12 PTFE年增长率7 可熔融加工氟树脂在23 但环境和氟石资源是有机氟化工发展的两大瓶颈 因此拥有环境容量和氟石资源的公司具有作有机氟精细化工的基础 由于我国国内有2 3萤石资源 目前世界有机氟产品生产向中国转移的趋势 26 3 有机硅 有机硅是世界上应用最为广泛的材料之一 是由粗硅氧烷制备的一大类材料的总称 利用硅氧烷合成得到的硅油 硅橡胶 硅树脂 硅乳剂等应用于国民经济的各个领域 目前世界有机硅硅氧烷年消费量约115万吨 并以10 的速度增长 美国 欧洲 亚洲是最主要的有机硅材料消费市场 市场份额均在30 左右 2006年道康宁 GE 德国瓦克 日本信越 法国罗地亚有机硅硅氧烷生产能力102万吨 占世界有机硅单体总产量的80 以上 在发达国家有机硅材料消费以硅油 硅橡胶为主 且以年均5 速度增长 预计2010年发达国家有机硅硅氧烷消费量能达到105万吨目前国内硅氧烷消费年消费量21万吨 主要以硅橡胶 硅油为主 其中硅橡胶约占82 5 硅油约占16 5 27 目前国内硅氧烷产能达到13万吨 对进口的依存度较大 随着有机硅单体反倾销的仲裁 企业扩产和投建新厂以及合资合作项目 预计2010年国内硅氧烷生产能力达到50万吨 国内近10年硅氧烷表观消费量年均增长率为31 远高于世界其他国家和地区的增长速度 预计未来5年我国硅氧烷需求将保持年均20 以上增长 按照年均20 增长速度 到2010年我国硅氧烷产需基本实现平衡 28 全球有机硅消费量及发展趋势基本与产量相对 近几年以及今后相当长的时间内 有机硅最强劲的需求来自亚洲 中国市场的需求量更是以高速率扩大 成为全球增长最快的市场 中国的快速增长吸引了世界各大有机硅公司 从目前国内有机硅材料应用领域来看 应用领域的拓展远不及发达国家 产品牌号仅为国外的10 而技术壁垒最好的有机硅下游产品是产业链中附加值最高的部分 未来几年应该大力发展有机硅下游产品 满足用户需求 大力开展应用研究 拓宽应用领域不断开发新品种 以提高企业抗风险能力 蓝星集团并购罗地亚有机硅业务后 中国有机硅的产能将大幅提升 为55万吨 年 29 4 生物医用与仿生材料 主要研究内容 抗凝血 抗组织增生的心血管生物材料与制品 人工硬脑膜 人工血管与人工软骨的原位再生及修复材料 具有生物活性激活位点的复合生物材料 可控降解组织修复支架材料 兼具修复与治疗作用的新一代口腔生物材料 药物支架的构建技术与可控降解技术 可降解含药生物材料 模拟特定天然生物材料组成结构的仿生制备技术 面向重要应用的生物催化材料与生物合成技术 钛合金等硬组织修复用生物材料 聚氯乙烯医用高分子材料的升级换代技术 30 不锈钢 钴基合金和钛合金等金属 氧化铝 磷酸钙和生物玻璃等陶瓷 聚甲基丙稀酸甲脂 硅橡胶 聚乳酸和胶原等高分子先后被应用于临床 由此构成了现代生物医用材料的三个主要分支 随着生物技术 医药技术 信息技术 制造技术 纳米技术和材料科学技术的迅猛发展与交互融合 新型和新概念生物医用材料层出不穷 生物材料对与由于疾病 自然灾害 交通事故 运动创伤和工伤等造成各类人体组织伤害的治疗 老年人衰竭病变组织和器官必须得到修复和治疗 残疾人的康复都有重要意义 31 生物材料技术也是未来增强战斗力最有希望的军事技术 包括战伤救治 战伤愈合 化学和生化武器预防与探测 以及特殊环境士兵引用水的过滤 消毒 杀菌材料与技术等 目前理论研究的主要方向为 1 生物结构和生物功能的仿生设计和构建原理 2 材料与机体之间的相互作用机制研究 3 生物导向性及生物活性物质的控释机理研究 4 生物降解 吸收的调控机制研究 5 材料的制备新方法和质量控制体系研究等 应用研究的主要方向为 1 组织工程材料及集成技术 2 生物降解材料 3 表面改性与表面生物活性材料 4 药物释放载体材料 5 纳米与仿生生物医用材料 6 基因治疗用非病毒载体 7 生物芯片和生物传感器 32 人体模拟力学性质模拟 航空弹射救生假人 直升机坠毁假人 伞兵躯干假人 汽车安全假人人体幅照性质模拟 全身 器官等及体内外剂量分布测试系统 为放射诊断治疗设备的开发应用提供测量 验证的人体模型 智能测试系统四川大学制造科学与工程学院林大全教授按中国人体参数用组织等效高分子材料制作 安装1500个传感器 33 5 环境友好材料 主要研究内容 天然资源的清洁加工与高效循环利用技术 环境友好涂料的清洁生产技术 环境友好催化材料技术 面向应用过程的膜分离技术 复合催化的抗菌抑菌环境净化材料 低成本高效固沙植被材料 电磁兼容 屏蔽 环境材料 如何把资源 环境意识贯穿或渗透于材料和产品及加工制备工艺的设计之中 考虑其整个生命周期中的全部环境属性 即全生命周期设计的生态环境材料与技术 是该领域科技前沿发展的整体趋势 34 替代毒害元素的新型环境材料电子产品生产厂家众多 而且消费群体也特别庞大 更新换代和废弃速度加快 含毒害物质材料的使用逐步被限制 特别是在电子类产品中应用广泛的含铅 镉 汞 六价铬的材料 以及CFCs制冷剂等 都已被发达国家开始立法禁用 材料的循环再生和废弃物资源化技术是世界各国环境材料与技术发展的一个重要方面 既治理环境污染又节约资源 许多国家和地区利用固体废弃物生产高性能建材等已形成产业 仿生制备技术 发展利用自然能源和天然材料技术 对于枯竭性资源和人工化学物质建立闭锁循环技术体系越来越受重视 35 全降解保水农膜小管径滴灌系统环保型集雨新材料研发具有环保理念的土壤固化剂 有机硅和地衣生物等三种集雨效率高 施工简单 工程造价低的集雨面新材料 新型土壤固化剂可有效发挥土体硅铝酸盐矿物潜在的活性 使其界面形成牢固的多晶粘土聚集体 在有效消弱土体分散 促进基本结构单元像界面紧密接触的同时 改善土体颗粒相界面接触的本质 使其产生较高的强度和水稳定性 新材料比水泥土强度高68 集流效率达85 91 单位面积造价降低70 以上 新型喷涂型有机硅材料中的有机硅活性基团与土壤表面Si O OH 基以氢键或化学键结合 形成一层无色透明的固体涂膜且由于涂膜中烷基定向排列 使涂脂产生憎水性能 该材料可直接喷施于土表 36 6 精细化工 重要性化学工业中精细化学品所占的份额 精细化率 是衡量一个国家化学工业发展水平的标志 发达国家的精细化率一般在50 60 左右 我国的精细化率为40 左右 为促进精细化学品创制 是政府必须面对并加以解决的重点任务 发展目标创制一批新农药 健康食品用化学品 油田化学品以及染料新品种并实现产业化 使我国的精细化率达到50 37 关键技术低毒 高效 安全 环境相容性好的农药新品种的创制 基本完成农业生产用高毒农药的替代 以保证粮食 蔬菜 水果的安全生产 健康食品用化学品的创制 以保证食品的安全生产 油田化学品的创制 提高石油采收率 缓解能源紧缺局面 染料新品种的创制 完成染料品种的更新换代 提高我国的纺织印染水平 绿色合成技术 包括 原子经济 反应 定向合成 手性合成 不对称合成 高效催化 分离 三废 处理及自动控制技术 38 催化材料重点支持方向石油化工新型烯烃聚合催化剂及聚合工艺 石油炼制过程中的关键催化材料与工艺 绿色化工过程和手性药物中的关键催化材料 从源头上消灭污染清洁氧化 还原 硝化等反应中的催化材料 清洁手性催化材料 煤的综合利用煤液化催化材料和工艺 碳一 CO 化学中的关键催化材料和工艺 环境保护汽车尾气和工业废气的处理 39 催化剂可能代表了当今所生产的最重要的一类材料 它们对经济的影响是巨大的 市场每年有总额为一百亿或大于10 GNP是依赖于催化作用的 通过催化反应制成的产品其价值估计达到每年2万亿 事实上催化作用在化学品生产 石油产品 肥料 塑料 制药过程中扮演了必不可少的角色 同样地 催化作用对生态也有重要影响 如 减少汽车尾气的排放 电力和化学工厂