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院士指路:高分子材料的出路在哪?我们应该往哪使劲?
作者:  发布时间:2021/10/27  点击量:977 次  关闭

10月14日上午,由深圳创新发展研究院、博研教育、深圳企联等共同主办的科技创新院士报告厅第七期精彩开讲,本期活动聚焦新材料方向,深圳市新材料行业协会、深圳市高分子行业协会共同参与主办,香港中文大学(深圳)副校长朱世平院士围绕“先进高分子材料开发及产业化前景”做了精彩演讲。




朱世平现任香港中文大学(深圳)讲座教授、副校长、深圳先进高分子材料研究院院长。2010年当选加拿大工程院院士,2014年当选加拿大皇家科学院院士,2020年当选发展中国家科学院院士。


高分子材料高端化是必须走下去的一条路 《中国制造2025》发展纲要中明确了包括新材料在内的十大领域的发展目标。高分子材料是新材料的重要组成部分,应用广泛,在国民经济中起着不可替代的作用。经过多年的发展,我国已成为高分子材料产业世界大国,产量和消费量早已居世界首位,但与发达国家相比也有不尽人意的方面,如生产的中低端产品占绝大多数,而大多数高端产品无法自主生产,关键技术受制于人,人家技术不卖给你,只能从国外进口产品,因此,我国并未位列高分子材料世界强国。


在中国制造2025新形势下,高分子材料产业如何发展是一个重大课题。朱世平介绍,“我们中低端产品的产能是够的,国内市场大,做的人也多,产业链都是完善的,但是高端产品奇缺。我们的PP普通料严重过剩,但是医用的都靠进口,现在POE基本上都是全靠进口。”“问题大的是高端产品,那才是卡脖子,POE人家技术不卖给你,自主研发做到后面,也不一定就能产业化,但是做到差不多的时候,有的人就会卖给你了。”


朱世平说。问题究竟在哪?朱世平指出,根源可能还是在学科上。“我们搞高分子化学的多、搞高分子物理的也多,搞研究的多,但是搞生产工艺的很少。工艺研究得很少,只有为数不多的几个组,但是实验室出来的配方最后还是要做成产品的。” 朱世平认为,“卡脖子的东西,我觉得政府跟企业要联手,有一类的材料它用量不大,但就卡着你,比如PI,就是你真正做出来的之后,可能用量也不是很大,企业有担忧。


新材料的开发,往往在这种时候,就需要政府出手。”报告厅现场高分子产品质量不仅仅取决于配方,更取决于工艺高分子难就难在“太复杂”,高分子美就美在“太复杂”,分子量大大小小,单体组合排列无限可能,配方和工艺一个小小变化可以做出性能完全不同材料,但挑战就是机会。朱世平认为,高分子材料产品高端化最主要的是高分子链的精确设计与生产。高分子材料是过程的产品,产品质量不仅仅取决于配方,更取决于工艺。


朱世平说,国内对配方研发很重视,但对生产工艺不够重视。高分子材料随处可见,“我们人体里面有很多的高分子材料,像DNA、核酸、蛋白质、淀粉、纤维素、木质素,这些都是高分子。高分子是由成千上万小分子用共价键链接在一起的大分子,也就是分子链,你把链做精了,什么问题就都解决了。”


朱世平以乙烯聚合为例,介绍了高分子材料的开发,还有诸如特种胶黏剂、智能织物、多级孔材料、聚酰亚胺、共聚单体进料等等例子。朱世平认为,理论上高分子是可以比金属做得更强,“我们通常讲聚乙烯的强度不是很大,原因是有无定型,如果分子链全部取向结晶,如果你有本事把聚乙烯链全部拉直,它会比碳钢更强,因为聚乙烯的碳碳共价键,比碳钢的铁铁金属键强。”


朱世平特别介绍了聚酰亚胺这个被称为黄金高分子的产品。聚酰亚胺是一种极其重要的材料,目前只有极少数国家能生产。它的性能很好,优良的高低温性能,耐化学腐蚀、耐辐射,高强高模等。聚酰亚胺有很多的用途,汽车零部件和机电器件行业、电气绝缘行业、柔性显示和柔性太阳能电池行业等。


朱世平介绍,国外对聚酰亚胺的研究时间早,产品质量好,基本垄断市场。目前,杜邦、东丽、钟渊和宇部4家国外企业占据了全球聚酰亚胺市场销售总额的70%左右。“单独一家外企的产能基本上就能够达到我国产能之和。”


反观国内,研究起步晚,正处于模仿国外研发的阶段。国内的聚酰亚胺生产企业产能低,产品质量参差不齐,利润空间小。无法生产无色透明聚酰亚胺薄膜及耐高温高频绝缘热塑性聚酰亚胺模塑料。



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