未来十年高分子材料的18个重点发展领域
未来十年高分子材料的18个重点发展领域
《中国制造2025》着眼于经济社会发展和国家安全重大需求，选择10大优势和战略性产业作为突破口，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，高端数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备和高科技船舶、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、生物医药和高性能医疗装备。
为指出十大重点领域的发展趋势和重点，引导企业创新活动，国家制造业强国建设战略咨询委员会专门组织编制了“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.减摩涂层
重点突破新型高性能减阻涂层技术和船底空气润滑减阻技术。
2.低温材料及防寒设备
重点研究开发适用于极地航行船舶的低温材料、泵、阀等核心液压元件的低温启动和密封技术。
3.车身轻量化
实现复合/混杂材料技术的突破，降低成本。复合/混合材料在新能源汽车中的应用率达到30%，自主化率超过50%。
4.高性能聚烯烃材料
突破高熔体指数聚丙烯、超高分子量聚乙烯、发泡聚丙烯、聚丁烯-1（PB）等工业生产技术，实现规模化应用。
5.聚氨酯树脂
重点发展环保型聚氨酯材料，如水性聚氨酯材料，加快发展脂肪族异氰酸酯等原材料。
6.氟硅树脂
重点开发聚偏氟乙烯、pet、其他氟树脂、硅树脂、硅油等。
7.特种合成橡胶
重点发展异戊二烯橡胶和异丁烯合成异戊二烯；硅橡胶、溶聚丁苯橡胶和稀土顺丁橡胶的发展；卤代丁基橡胶、氢化丁腈橡胶等特种橡胶的开发。
8.生物基合成材料
生物基橡胶合成、生物基芳烃合成、生物基尼龙制备、新型生物基增塑剂合成与应用、生物基聚氨酯制备、生物基聚酯制备、生物基化工原料制备等关键技术。
9.生物基轻工材料
重点开发PLA、PBS、pet、PTT、PHA、PA等产品。聚乳酸关键单体L-乳酸和D-乳酸的光学纯度均在99.9%以上，成本降低20%；PBS、1,4-丁二醇和1,3-丙二醇的生物转化率提高了5-10%；以木薯淀粉、甘油等非粮原料发酵生产PTT关键单体PTT，聚合纺丝PTT纤维实现产业化；PA的关键单体谷氨酰胺硫酸酯的纯度大于99%，成本增加了20%。
10.特种工程塑料
重点开发热塑性聚酰亚胺（PI）工程塑料树脂、杂萘联苯聚醚砜酮共聚树脂（PPESK）、高端氟塑料加工成型专用纤维、过滤材料、高温功能膜、高性能树脂基复合材料，高温保温材料、高温功能涂料、高温专用胶粘剂。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<150000/T；杂萘联苯聚醚砜酮共聚树脂，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，成本降低到聚醚醚酮的50-70%。高端氟塑料主要性能指标：超纯氟塑料产品：聚四氟乙烯固体性能密度SSG≤ 2.147g/cm3，聚四氟乙烯树脂拉伸强度>28Mpa，伸长率>350%，绝缘强度>3.5kv/mil。满足半标准中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，聚四氟乙烯树脂要求压缩比>3000，拉伸强度>28Mpa，伸长率>360%；油气、化工流体输送泵、阀门、管道用PVDF树脂要求密度1.75-1.77g/cm3，熔点0.5-2.0g/10min，熔点156-165℃，热分解温度≥ 390℃，含水量≤ 0.10%，玻璃温度≤ - 35℃，脆化温度≤ - 62 ℃.
11.先进纺织材料
（1） 高端工业用纺织品
2020年，实现可吸收性缝线和血液透析材料的自主产业化，部分替代进口产品；满足热、生化、静电、辐射等功能防护要求；满足各应用领域对高温过滤和水过滤产品性能的要求；满足复杂地质环境对岩土材料的施工要求。2025年将满足多功能复合保护的要求，实现轻量化、舒适化、局部智能化，进一步提高过滤产品的使用寿命和稳定性，实现低成本应用与智能监测预警功能的结合。
（2） 新型功能纺织材料
2020年阻燃剂的极限氧指数大于32，无水滴，水滴扩散时间小于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1,3-丙二醇纯度达到99.5%以上，成本控制在15000元/吨以下；聚乳酸的耐热温度≥ 110℃，单体纯度≥ 聚乳酸纤维的断裂强力大于3.5g/d，断裂伸长率为30%～35%。2025年，聚乳酸纤维的生产成本与pet接近。
12.高性能分离膜材料
（1） 海水淡化用反渗透膜产品
脱盐率达到99.8%以上，水通量提高30%，脱盐工程达到200万吨/天，设备国产化率达到80%以上。
（2） 陶瓷薄膜制品
装载密度超过300m2/m3，成本降低20%，需求量达200000m2。突破低温共烧技术，形成气举膜分离装置，能耗降低30%。
（3） 离子交换膜产品
膜性能提高20%，氯碱工业应用突破1000万吨，突破了全膜法生产氯碱的新技术和成套设备。
（4） 中空纤维膜制品
自来水生产和污水处理领域应用1000多万吨/天，膜面积2000多万平方米。
（5） 渗透汽化膜产品
膜通量提高20%，膜面积达100000 m2。突破大型膜装置和膜一体化应用技术，应用规模提升到100多万吨溶剂脱水回收，节能30%以上。
13.高性能纤维和复合材料
（1） 高性能碳纤维及其复合材料
2020年，国内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、高科技船舶等领域的大规模应用；2025年，国内高强中模、高模高强碳纤维及其复合材料技术成熟度达到9级；结合国内大型飞机AA/EASA等适航认证的研发过程，力争在2025年前获得航空碳纤维复合材料部分关键部件的CAAC/F。碳纤维（T800级）抗拉强度≥ 5.8平均分，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，国内对位芳纶纤维及其复合材料的技术成熟度将达到9级。
建立统一的高性能纤维材料标准技术体系，克服系列化高性能纤维高效制备的产业化技术，开展复合基体材料、设计工艺、成型工艺、性能表征等方面的研究，与国产高性能纤维配套的应用验证和回收利用，确保主要设备需求。对位芳纶纤维的断裂强度为20-22cn/dtex，断裂伸长率为3-4%；聚酰亚胺纤维单丝尺寸为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
重点发展先进的金属基和陶瓷基复合材料、元器件及相关工艺装备；单丝尺寸为2.0dtex，强度大于4cn/dtex，极限氧指数为38%的聚酰亚胺纤维；UHMWPE纤维、玄武岩纤维、聚苯硫醚纤维、高强高模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68%。
14.新一代生物医用材料
（1） 再生医学产品
目前已开发出5-10种用于骨、皮肤、神经等组织再生修复的生物活性材料。高端再生医疗产品年生产规模50亿元。
（2） 功能性植入/介入产品
开发了5-10种心血管临床治疗、人工关节、种植牙、视觉修复等生物医用材料，年产30亿元高端功能性植入/介入产品。
（3） 医用原料
实现重要原材料国产化，支持多种医用耗材、渗透膜、可降解器件等产品，实现年产值30亿元。
15.3D打印材料
（1） 其他3D打印特殊材料
突破适用于3D打印材料的工业制备技术，建立相关材料产品标准体系。
（2） 医用添加剂制造技术（3D打印技术）
植入式材料及改性技术适用于3D打印技术、碳纳米和石墨烯医用材料技术、个性化制造的综合解决方案，包括检测、计算机辅助设计和制造技术等。
16.智能仿生与超材料
（1） 可控超材料与设备
实现电磁波在特定频段从吸收波到发射波的可控转换，或将特定频段的吸收波或发射波转换为辐射电磁波。
（2） 仿生生物粘附调控与分离材料
达到长期抗海洋生物粘附（3年，小于5%），环境无害；实现高效富集分离，附着力调节99%以上；获得2-3种长效仿生防粘涂层材料和仿生高效分离技术及设备。
（3） 柔性智能材料与可穿戴设备
实现了电磁可调、智能传感器、0-360度任意弯曲、与人体兼容的柔性仿生智能材料“滚对滚”的生产。总体突破是仿生生物粘附控制分离材料的大面积制备和涂层粘附技术；智能材料的柔性、大面积制备及生物相容性技术；具有智能和仿生特性的自适应可控超材料联合设计技术。
17.石墨烯材料
（1） 电动汽车锂电池用石墨烯基电极材料
与现有材料相比，充电时间缩短一倍以上，续航里程增加一倍以上。
（2） 石墨烯基海洋工程防腐涂料
与传统的防腐涂料相比，其使用寿命延长了1倍以上。
（3） 柔性电子用石墨烯薄膜
可广泛应用于柔性电子领域。
（4） 用于光/电应用的石墨烯基高性能热界面材料
石墨烯基散热材料的性能是现有产品的2倍以上。
在规模化石墨烯制备技术、石墨烯粉末分散技术、石墨烯基电极材料复合技术等方面全面突破。
18、 先进的医疗设备
（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
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