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未来十年高分子材料重点发展领域及需求分析


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未来十年高分子材料重点发展领域及需求分析
《中国制造 2025》围绕经济社会发展和国家安全重大需求,选择 10 大优势和战略产业 作为突破点,力争到 2025 年达到国际领先地位或国际先进水平。十大重点领域是:新一代 信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进 轨道交通装

备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗 器械。 图表 高分子材料十大重点发展领域

数据来源:产研智库

为指明十大重点领域的发展趋势、发展重点,引导企业的创新活动,国家制造强国建设 战略咨询委员会特组织编制了《中国制造 2025》重点领域技术路线图,其中提到与高分子 材料直接相关的项目如下: 1、降低船体摩擦阻力涂料 重点突破新型高性能降阻涂料技术、船底空气润滑降阻技术等。 2、低温材料与防寒设备 重点开展适用于极地航行船舶的低温材料、 泵、 阀件等核心液压元件低温启动和密封技 术研发。 3、轻量化车身 实现复合材料/混合材料技术突破,降低成本,在新能源汽车上的应用率达到 30%,自 主率超过 50%。

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4、高性能聚烯烃材料 突破高熔融指数聚丙烯、超高分子量聚乙烯、发泡聚丙烯、聚丁烯-1(PB)等工业化 生产技术,实现规模应用。 5、聚氨酯树脂 重点发展环保型聚氨脂材料如水性聚氨酯材料,加快发展脂肪族异氰酸酯等原料。 6、氟硅树脂 重点发展聚偏氟乙烯、PET、其它氟树脂以及硅树脂、硅油等。 7、特种合成橡胶 重点发展异戊橡胶并配套发展异丁烯合成异戊二烯; 发展硅橡胶、 溶聚丁苯橡胶和稀土 顺丁橡胶;发展卤化丁基、氢华丁腈等具有特殊性能的橡胶等。 8、生物基合成材料 重点突破生物基橡胶合成技术,生物基芳烃合成技术,生物基尼龙制备关键技术,新型 生物基增塑剂合成及应用关键技术, 生物基聚氨酯制备关键技术, 生物基聚酯制备关键技术, 生物法制备基础化工原料关键基础技术等。 9、生物基轻工材料 重点发展聚乳酸 (PLA) 、 聚丁二酸丁二酯 (PBS) 、 聚对苯二甲酸二元醇酯 (PET、 PTT)、 聚羟基烷酸 (PHA)、 聚酰胺 (PA)等产品。 PLA 关键单体 L-乳酸和 D-乳酸的光学纯度达 99.9% 以上,成本下降 20%;PBS 关键单体生物基丁二酸、1,4-丁二醇提高生物转化率达 5-10%; PTT 关键单体 1,3-丙二醇以木薯淀粉、甘油等非粮原料发酵生产,PTT 纤维聚合纺丝实现 产业化;PA 关键单体戊二胺硫酸盐成品纯度高于 99%,成本下降 20%。 10、特种工程塑料 重点发展基于热塑性聚酰亚胺(PI)工程塑料树脂、杂萘联苯型聚醚砜酮共聚树脂 (PPESK) 、高端氟塑料的加工成型的特种纤维、过滤材料、耐高温功能膜、高性能树脂基 复合材料、耐高温绝缘材料、耐高温功能涂料、耐高温特种胶粘剂。热塑性聚酰亚胺工程塑 料树脂, 粘度 0.38dL/g, Tg=230-310℃, Td5%>500℃, 拉伸强度>100MPa, 弯曲强度>150MP, 成本<15 万/吨;杂萘联苯型聚醚砜酮共聚树脂,Tg=263-305℃,拉伸强度 90-122MPa,拉 伸模量 2.4-3.8GPa,体积电阻率 3.8-4.8×1016Ω ·cm,成本降低到 PEEK 的 50-70%。高 端氟塑料主要性能指标:超纯氟塑料制品:PTFE 固体表现密度 SSG≤2.147g/cm3,PTFE 树 脂拉伸强度>28MPa,伸长率>350%,绝缘强度>3.5KV/mil。满足 SEMI 标准中 C12 的要 求;耐高低温氟材料功能膜、特种氟纤维及过滤产品:满足高端环保要求,PTFE 树脂要求 压缩比>3000,拉伸强度>28MPa,伸长率>360%;油气及化工流体输送用泵、阀门及管

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道用 PVDF 树脂要求密度 1.75-1.77g/cm3,熔指 0.5-2.0g/10min,熔点 156-165℃,热分解温度 ≥390℃,含水率≤0.10%,玻璃化温度≤-35℃,脆化温度≤-62℃。 11、先进纺织材料 (1)高端产业用纺织品 2020 年实现可吸收缝合线、血液透析材料的自主产业化,部分替代国外进口产品;满 足热、 生化、 静电、 辐射等功能防护要求; 高温过滤、 水过滤产品性能满足各应用领域要求; 土工材料满足复杂地质环境施工要求。2025 年,满足多功能复合防护要求,同时实现轻质、 舒适和部分智能化, 过滤产品寿命和稳定性进一步提升, 实现低成本应用和智能化监测预警 等功能结合。 (2)功能纺织新材料 2020 年,阻燃极限氧指数﹥32,无熔滴,滴水扩散时间﹤1s,能耗降低 20%。2025 年 高端产品基本实现自给。 (3)生物基化学纤维 2020 年 PTT 纤维原料 1,3-丙二醇纯度大于 99.5%,成本控制在 1.5 万元/吨以下;聚乳 酸耐热温度≥110℃, 单体纯度≥99.9%, PLA 纤维断裂强度大于 3.5g/d, 断裂伸长 30%-35%。 2025 年 PLA 纤维生产成本接近 PET 生产成本。 12、高性能分离膜材料 (1)海水淡化反渗透膜产品 脱盐率大于 99.8%,水通量提高 30%,海水淡化工程达到 200 万吨/日,装备国产化率 大于 80%。 (2)陶瓷膜产品 装填密度超过 300m2/m3, 成本下降 20%, 需求量达到 20 万 m2, 突破低温共烧结技术, 形成气升式膜分离装备,能耗下降 30%。 (3)离子交换膜产品 膜性能提高 20%,氯碱工业应用超过 1000 万吨规模,突破全膜法氯碱生产新技术和成 套装置。 (4)中空纤维膜产品 在自来水生产、污水处理等领域应用超过 1000 万吨/日,膜面积超过 2000 万 m2。 (5)渗透汽化膜产品

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渗透通量提高 20%,膜面积达到 10 万 m2,突破大型膜组器和膜集成应用技术,推广 应用规模超过百万吨溶剂脱水和回收,节能 30%以上。 13、高性能纤维及复合材料 (1)高性能碳纤维及其复合材料 2020 年国产高强碳纤维及其复合材料技术成熟度达到 9 级,实现在汽车、高技术轮船 等领域的规模应用;2025 年,国产高强中模、高模高强碳纤维及其复合材料技术成熟度达 到 9 级;力争在 2025 年前,结合国产大飞机的研发进程,航空用碳纤维复合材料部分关键 部件取得 CAAC/FAA/EASA 等适航认证。碳纤维(T800 级)拉伸强度≥5.8GPa,CV≤4%, 拉伸模量 294GPa,CV≤4%。 (2)高性能对位芳纶纤维及其复合材料 2025 年国产对位芳纶纤维及其复合材料技术成熟度达到 9 级。 建立统一标准的高性能纤维材料技术体系,攻克系列化高性能纤维高效制备产业化技 术,开展与国产高性能纤维相匹配的复合材料基体材料、设计技术、成型工艺、性能表征、 应用验证及回收再利用等研究,确保重大装备需求。对位芳纶断裂强度 20-22cN/dtex,断 裂伸长率-4%;聚酰亚胺纤维单丝纤度为 2.0dTex,强度>4cN/dTex,极限氧指数为 38%。 (3)其他高性能纤维及其复合材料 重点发展金属基、陶瓷基先进复合材料、构件及相关工艺装备;聚酰亚胺纤维单丝纤度 为 2.0dTex,强度>4cN/dTex,极限氧指数为 38%;超高分子量聚乙烯纤维、玄武岩纤维、 聚苯硫醚纤维、高强度高模量聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚四氟乙烯纤维、碳化硅纤维等重要品 种;开发高性能 PBO 纤维,拉伸强度 5.8GPa,模量 270GPa,极限氧指数为 68%。 14、新一代生物医用材料 (1)再生医学产品 研制出 5-10 种应用于骨、皮肤、神经等组织再生修复的生物活性材料,高端再生医学 产品年产规模 50 亿元。 (2)功能性植/介入产品 开发出 5-10 项应用于心血管、人工关节、种植牙、视觉恢复等临床治疗的生物医用材 料,高端功能性植/介入产品年产规模 30 亿元。 (3)医用原材料 实现重要原材料的国产化,支撑量大面广的医用耗材、渗透膜、可降解器械等产品,实 现年产规模 30 亿元。 15、3D 打印用材料

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(1)其它 3D 打印特种材料 突破适用于 3D 打印材料的产业化制备技术,建立相关材料产品标准体系。 (2)医用增材制造技术(3D 打印技术) 适于 3D 打印技术的可植入材料及修饰技术,碳纳米与石墨烯医用材料技术、用于个性 化制造的全面解决方案,包括检测、计算机辅助设计与制造技术等。 16、智能仿生与超材料 (1)可控超材料与装备 实现特定频段内电磁波从吸波与透波的可控转换, 或者将特定频段内的吸波或透波转换 为辐射电磁波。 (2)仿生生物粘附调控与分离材料 实现长效抗海洋生物粘附(3 年,低于 5%) ,环境无毒害;实现高效的粘附调控富集分 离 99%以上;获得 2-3 种长效仿生抗海洋生物粘附的涂层材料及仿生高效分离技术与装备。 (3)柔性智能材料与可穿戴设备 实现柔性仿生智能材料“卷对卷”的生产,实现电磁可调、智能传感、0-360 度任意弯 曲、与人体兼容。整体突破仿生生物粘附调控与分离材料的大面积制备与涂层黏合技术;智 能材料的柔性化、 大面积的制备和生物兼容技术; 具有智能化和仿生特性的自适应可控式超 材料的联合设计技术。 17、石墨烯材料 (1)电动汽车锂电池用石墨烯基电极材料 较现有材料充电时间缩短 1 倍以上,续航里程提高 1 倍以上。 (2)海洋工程等用石墨烯基防腐蚀涂料 较传统防腐蚀涂料寿命提高 1 倍以上。 (3)柔性电子用石墨烯薄膜 性价比超过 ITO,且具有优异柔性,可广泛应用于柔性电子领域。 (4)光/电领域用石墨烯基高性能热界面材料 石墨烯基散热材料较现有产品性能提高 2 倍以上。 整体突破石墨烯的规模制备技术, 石墨烯粉体的分散技术, 石墨烯基电极材料的复合技 术。

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18、医疗器械先进治疗设备 (1)大型重离子/质子肿瘤治疗设备、图像引导放疗设备、高清电子内窥镜、高分辨共 聚焦内窥镜、数字化微创及植介入手术系统、手术机器人、麻醉机工作站、自适应模式呼吸 机、电外科器械、术中影像设备、脑起搏器与迷走神经刺激器等神经调控系列产品、数字一 体化手术室、可降解血管支架、骨科及口腔材料植入物、可折叠人工晶体等。 (2)关键零部件 大热容量 X 射线管(8MHU 以上) 、新型 X 射线光子探测器、超声诊断单晶探头、面阵 探头(2000 阵元以上) 、微型高频超声探头(血管或内窥镜检测) ,3T 以上高场强超导磁体、 MRI 用多通道谱仪(64 通道以上) 、CT 探测器、PET 探测器(基于硅光电倍增管) 、可降解 血管支架材料、透析材料、医用级高分子材料、植入电极、临床检验质控用标准物质等核心 部件。


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