高分子复合材料项目产品技术深度调查

第一节 国内市场最新技术运用状况

近年来，各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划（攻关）等项目同时，非常注重科技成果转化与产业化，完成产业化工程配套项目20多项，创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列，近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台（套）。销售额超过1.5亿元，还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家。产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元，每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列，投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成，目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好，聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合，引入新的管理、市场等机制，争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。

复合材料行业的快速发展主要得益于技术创新。北京玻璃钢研究设计院完成的“聚合物复合材料液体成型技术及其应用研究”，哈尔滨玻璃钢研究设计院、北京玻璃钢研究设计院、南京玻璃纤维研究设计院、中国建筑材料科学研究院共同完成的“神州飞船用先进复合材料主承力结构及特种无机非金属材料”获国家科技进步二等奖；中复连众集团、北京玻璃钢研究设计院、上海玻璃钢研究院、保定惠腾的1.5MW风力发电机叶片已下线并装机运行，有力推动了我国风电的发展；亚洲首个烟塔合一工程用烟气脱硫废气烟道在北京高碑店华能热电厂成功安装；快速固化、低发烟、高阻燃SMC/BMC的成功研发拓展了复合材料在汽车、轨道交通等领域的应用。

一种可植入人体、适用于人体肩部等处松质骨骨折固定的新型高分子复合材料在武汉理工大学问世。该项成果通过了由中国科学院院士卓仁禧、中国工程院院士张寿荣等组成的专家组的验收。专家们认为，该研究成果达到国际先进水平。这种新型材料的研制成功，有望加速改变目前骨科临床治疗大量应用金属材料的局面。目前临床上给骨折病人使用的内固定材料最广泛的是金属材料。由于金属材料与人体骨组织力学性能不匹配，易造成病人二次骨折。金属材料在人体内还易引起感染、炎症及过敏等反应，给病人造成新的痛苦。该新型材料已在解放军203医院进行了临床实验，结果表明，该材料是治疗关节周围松质骨骨折较理想的内固定物。

08年来，纳米技术的发展日新月异，纳米高分子材料作为其中的重要分支，研发呈现出新的趋势。由于纳米材料具有许多新的特性，如特殊的磁学特性、光学特性、电学特性和化学活性等，利用纳米粒子的这些特性对高分子材料进行改性，可以得到具有特殊功能的高分子材料。这不仅使高分子材料的性能更加优异，使其更加广泛地应用于微电子、化工、国防、医学等各个领域。

1、纳米高分子材料的优势

通常是将纳米微粒与聚合物基材进行复合，利用其特殊性质来开发新产品，这比研究全新的聚合物材料投资少，周期短，生产成本低。与普通改性材料不同，纳米粒子具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，这些效应的综合作用导致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如，纳米粒子巨大的比表面积产生的表面效应，可使经纳米粒子改性后的高分子材料的机械性能、热传导性、触媒性质、破坏韧性等均与一般材料不同，有的材料还具有了新的阻燃性和阻隔性。

2、纳米技术在高分子材料中的应用广泛

1）汽车、舰船的表面涂覆的油漆主要是由氯丁橡胶、双酚树脂或者环氧树脂为主要原料，在阳光的紫外线照射下很容易老化变脆，致使油漆脱落，如果在面漆中加入能强列吸收紫外线的纳米微粒就可起到保护底漆的作用。

2）普通填料加入到高分子材料中一般使拉伸强度明显降低，而采用纳米粉末填充的复合材料，其拉伸强度却会有所增加，并在一定范围内出现极值。

3）塑料抗老化性能差影响了其推广应用。例如在PP中加入0.3%的纳米TiO2，经过700h热光照射后，其拉伸强度仅损失10%。在塑料中添加具有抗菌性的纳米粒子，可使塑料具有持久抗菌性。将纳米ZnO或纳米金属粒子添加到塑料中，可以得到具有抗静电性的塑料。在通用塑料中加人纳米粒子能使其达到工程塑料的性能。如采用纳米技术对聚丙烯进行改性，其性能可达到尼龙6的性能指标，而成本却降低1/3，这样的产品如果实现工业化生产，将取得很好的经济效益。

4）以往橡胶改性多加入炭黑来提高强度、耐磨和抗老化等性能，但这样处理后制品变成黑色，色彩单调。为了制成彩色橡胶，可将白色纳米粒子如纳米SiO2作补强剂或使用纳米粒子着色剂。由于纳米SiO2是三维链状结构，将其均匀分散在橡胶大分子中并与之结合成为立体网状结构，从而提高制品强度、弹性和耐磨性。

5）将纳米微粒分散到树脂中制成膜，可用作半导体器件的紫外线过滤器。

6）由轻元素组成的纳米材料在航空隐身材料方面应用十分广泛。一些纳米复合粉体与高分子纤维结合，对中红外波段有很强的吸收性能，对红外探测器有很好的屏蔽作用。

7）纳米材料对光吸收和对静电屏蔽的特性，使其在日常生活和国防上也有着很重要的应用前景。利用纳米复合粉添加的纤维制成军服，这种纤维不仅对人体释放的红外线有很好的屏蔽作用，而且对人体红外线有强吸收作用，可以增加保暖作用，减轻农服的重量。

8）在医用高分子材料领域，日本东京大学日前通过结合纳米级的微小分子环和高分子材料开发出了凝胶状的新型医疗材料。这种新材料的可见光的通过率高达98.2%，而且即使拉长8倍，材料也能恢复原状，并不会受到任何破坏。这种性能优异的材料可望用来生产隐形眼镜以及其他医疗产品。而在医用化纤制品和纺织品中添加纳米微粒可以起到除味、杀菌、消毒的作用。

总之，纳米材料作为一项高新技术在高分子材料改性中有着非常广阔的应用前景，对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义。尤其是纳米粉末填充塑料体系表现出同时增强增韧的特性，为开拓聚合物复合材料的应用领域开辟了广阔的前景。我国塑料进口量占国内总需求量的50%，但同时又存在国产塑料产品过剩的问题，这是因为国产塑料产品大多属于大品种用聚合物，具有产品型号少、品位低的缺点。开发纳米聚合物复合材料并使之工业化应用，可以充分利用我国资源优势，也是改造传统聚合物工业技术的最佳途径，具有巨大的市场潜力。我国在纳米改性高分子材料的应用研究方面才刚刚起步，相信在不远的将来，纳米材料会进一步扩大工业化，并广泛应用于高分子材料领域。

第二节 国际市场最新技术运用状况

80年代末，英法意等国利用在复合材料中植入光纤传感器，研究对材料内部的温度、动态和静态响应进行测量的技术，对由先进复合材料制造的飞机进行健康监测，解决汽车的自适应消声减振等问题。

欧洲几个研究机构（包括瑞士StateSecretariatforEducationandResearch）日前公布最新的合作研发成果：重量只有两克的高分子太阳能电池，可以应用于智能卡和曲型设计的手机中。这种聚合体高分子电池厚度不到一毫米，能够产生0.6伏的电流并且能够通过在电池上增加额外的条形带来增大电流。据称，这种电池能够吸收太阳光和人造灯光，是专为那些“极其依赖手机进行通信”的人士设计的。

日木仑敷公司将ZnO加人聚酞胺纤维中，制得了防紫外线功能的纤维，该纤维具有除臭、消毒的功能。其对塑料的改性相似，目前在各种家电、手机、电视机、电脑和微波炉等领域中的应用已经得到肯定。现在日本、韩国和美国已经有抗电磁波的服装上市。

日本丰田汽车工业公司与三菱化学公司共同开发成功PP/EPR（乙丙橡胶）/纳米复合材料，克服了以往PP改性材料韧性增加而断裂伸长率下降的缺点，兼具有高流动性、高刚性和耐冲击性，用于制造汽车的前、后保险杠，井于同年实现了工业化生产，称为“丰田超级烯烃聚合物”。广泛应用于汽车工业、食品包装等，其潜在的广泛应用还包括飞机内部材料、电子、电子元件、防护罩结构部件、制动器和轮胎等。

美国等对氯乙烯一硅氧烷嵌段共聚物进行过大量研究。通过氯乙烯支链_L连结硅烷链，得到的改性聚氯乙烯（PVC）材料，具有低表面性能，高润滑性和高透气性，可制造保鲜袋和血袋，用于温室、帐篷和温室用的农膜;还可制造涂料，涂于基材上不脱落。

日本制造的聚乙烯一毗咯复合膜，其电导率达10S/cm，可见光透过率在550nm处可达80%一95%;用FeC13作氧化剂，使毗咯与大部分商品聚合物复合得到了具有良好电导率的复合材料；用毗咯与聚氨酷复合得到电导率高达16S/cm。而在碳黑与聚合物共混休系中，碳黑的含量即使高达60%，也无法达到如此高的电导率。有的研究了甲酸作为聚苯胺和尼龙共溶剂的效果，发现这种复合膜具有较好的环境稳定性和机械性。这类材料的发展前景和市场非常看好。

第三节 国内技术市场区域优势

高分子复合材料的发展将促进包括高分子复合材料产业在内的高新技术产业的形成与发展，同时，还将带动传统产业和支柱产业的改造和产品的升级换代，提高国际竞争力。基地建设有利地推动地方新材料产业的发展，并在一些领域形成了特色。从分布和发展态势来看，区域性特征明显，市场经济越发达、市场机制越健全的地方，区域集聚格局越健康、基地的地位越突出，已成为推动我国区域经济发展、材料及相关制造业发展的重要力量。

长江三角洲地区是我国最大的制造业基地，新材料产业发展迅猛，集群化趋势明显，已形成了有一定特色产业区域和产业带。在主导产业中有一半是具有比较优势的材料行业，并且在材料产业中的产值比重达到了50％以上，市场占有率则普遍高于全国市场份额的20％，个别行业如纺织和化纤占到了全国市场的50％左右，从发展势头上看材料产业优势还在进一步扩张；珠江三角洲新材料产品行业集中度高，出口创汇能力较强，外向型特点突出，科技创新活跃。2002年广东省（深圳的数字未做统计）新材料产品870个，工业总产值618.48亿元，占全部高技术产品工业总产值的20.7％，新材料产品当年投入研发经费共11.01亿元，其中政府资金1.92亿元，研究开发经费占工业增加值的7.4％。企业在新材料产品的研制中采用了多种多关键技术，技术水平达到国内先进及以上的产品占全部新材料产品的88％，达到国际领先和国际先进水平的占到21.8％，货真价实名不虚传。京津冀鲁地区是全国科技创新资源最为集中的地区，新材料产业发展迅猛，在电子信息材料、能源材料、生物医用材料、纳米材科、超导材料等领域在全国具有竞争优势和特色。强大的技术创新优势为新材料产业的迅猛发展提供了强大的支持；西部地区矿产与能源资源优势并存，为发展材料产业提供了良好的基本保障。甘肃、宁夏、广西、云南、贵州、青海、新疆的有色金属工业在全国地位突出，重庆的制造业在西南独占鳌头，与四川和中部地区的制造业融合，为材料产业的迅速发展提供了市场与空间；中部六省是我国重要的能源和原材料生产基地，优势主导材料产业集中在黑色金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制造业和化学原料及化学制品制造业；东北三省是我国重要的矿产资源产业、原材料和制造业基地，材料产业门类齐全，配套能力强，研发力量雄厚，中央提出改造东北老工业基地无疑为东北转型发展提供机遇。

第四节 新项目投资推荐区域（或省市）（CMRN 中经纵横建议）

1、淄博市

淄博是国家开发较早的工业城市之一，工业基础较为雄厚，目前已经形成了以重工业为主体，以传统产业、石油化学工业、原材料为支柱，以新兴产业为重要补充、门类比较齐全的工业体系。

进入新世纪，市委、市政府把创建国家级新材料产业基地作为淄博市一项极为重要的工作提上议事日程，采取了一系列措施吸引和聚集高水平的科技成果和高素质的人才，加快科技成果转化和产业化进程。我们先后与中科院、中国工程院、清华大学、北京大学、山东大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学等科研机构和高等院校签署了合作协议，广泛开展技术咨询、人才培养、合作研究与开发。2002年，全市高新技术产业产值实现220亿元，占规模以上工业总产值的比重为21.5％，其中新材料类高新技术产品产值121亿元，占全市高新技术产品产值的60％。目前，全市169家高新技术企业中，涉及新材料的86家，增塑剂、化学合成原料药、催化剂、陶瓷耐火纤维及制品、玻璃窑炉用高档耐火材料、复合绝缘子、化学品氧化铝等产品，成为国内重要的生产基地和供应中心。

总体上看，淄博市新材料产业发展呈现以下几个特点：一是无机非金属材料优势明显；二是有机高分子材料产业居国内重要地位；三是金属材料产业发展势头强劲；四是复合材料产业已形成规模；五是纳米材料产业开始起步；六是新材料研发机构具有较强实力。

目前淄博市大力发展7个领域：即在有机高分子材料领域，利用石油化工资源优势、技术优势，重点发展新型工程塑料、氟系材料、精细化工产品和医药农药中间体及产品；在先进陶瓷领域，以结构陶瓷、功能陶瓷两大系列产品为重点，加快新产品开发和产业化进程，使优势产品尽快形成规模；在高性能隔热材料领域，重点发展具有国际先进水平的玻璃窑炉用隔热材料和新型特种耐火纤维材料；在磁性材料领域，重点发展软磁材料和高性能钕铁硼永磁材料；在稀土材料领域重点开发高附加值的稀土新功能材料；在纳米材料领域，力争在制备和应用的关键技术上取得突破，迅速实现产业化；在复合材料领域，重点进行陶瓷基复合材料和树脂基复合材料及其制品的研发与生产。

2、江苏省

新材料是江苏省重点发展的六大高新技术领域之一。为加快新材料产业技术创新，推动新材料产业的快速发展，提高新材料产业的国际竞争力，江苏省科技厅于2002年启动新材料产业技术创新示范工程。近几年来，江苏省积极推进国家级新材料产业基地建设，促进新材料产业集群，大力培育市场容量大、产业带动能力强的新材料，取得了显著成效。

根据江苏省“十五”科技发展计划和江苏省高技术研究计划指南，江苏省新材料产业重点发展新型高性能金属材料，光电子通信材料，纳米材料，特种纺织材料，新型复合材料、新型陶瓷材料、稀土材料，硅材料等新型材料。

上述新材料产业基地围绕全省发展重点，形成了各具特色的重点发展领域。例如，海门新材料基地初步形成了有色金属特种材料、电子信息材料、高分子复合材料、精细化工材料、功能纺织材料、生物医用材料、高性能橡塑、特种陶瓷等8大新材料领域。

江阴重点培育光电子通信材料、特种金属材料、有机高分子复合材料、精细化工材料和纺织新材料等五大新材料产业。

武进新材料产业基地重点发展纺织新材料、精细化工新材料、新型复合材料、新型金属材料和纳米材料五大领域。

常熟高分子新材料产业基地形成了以氟化工材料、功能性橡塑材料及制品、特种纺织材料、特种高分子涂层材料。


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