高分子材料要实现生产能力到核心能力的跨越

【人物档案】

蹇锡高,中国工程院院士,亚太材料科学院院士,有机高分子材料专家,大连理工大学教授,博士生导师。现任大连理工学高分子材料研究所所长、辽宁省高性能树脂工程技术研究中心主任、教育部科技委委员、《中国材料进展》副理事长、中国塑料加工工业协会专家委员会副主任、中国新材料技术协会名誉会长、中国膜工业协会专家委员会副主任、中国石油与化学工业联合会专家委员会副主任等职,享受国务院政府特殊津贴。

 

 

化工行业是我国的经济支柱产业,化工生产总值约占我国GDP总量的17%,我国已经成为世界第一化工产品生产国。根据预测,到2030年,中国占全球化工生产总值将增至近50%。然而与欧美、日本等国家相比,我们仍然称不上强国。要实现化工产业的跨越式发展,需要从哪些方面做起?高分子材料如何缩短与国外的差距?双碳战略目标下,高分子材料的研发方向是什么?带着这些问题,本刊记者采访了有机高分子材料专家、中国工程院院士蹇锡高。

 

高性能、功能性是高分子材料的重点发展方向

 

科学技术从来没有像今天这样深刻影响着国家的前途命运,影响着人们的生活方式。我们的科研体制拥有其他国家不可比拟的优势,国家非常重视科技发展,所以我们的发展速度很快,有一些业务领域是突出的,但是高性能、功能性的高分子材料的技术水平,与发达国家相比差距仍然较大,需要进一步努力。

 

我们国家的化工产品体系受到已有的局限(什么局限?),高分子材料中有大量品种、牌号还是大路货,高端的品种、牌号不多,这是真实的现状。为什么说我们是化工大国,而不是强国?就是卡在高端、核心技术上,需要自主创新。

 

曹湘洪院士和我共同牵头承担的中国工程院咨询项目《高性能、功能性高分子材料2035发展战略研究》,已经在今年年初结题,我们得出的结论就是,高性能、功能性是高分子材料发展的重中之重。材料的发展方向是随着国家经济发展、科技进步和产业升级不断变化的,但高性能和功能性这两个两个关键词,永远是未来高分子材料的需求趋势。

 

比如说,我们目前生产的塑料大部分为普通牌号,高端牌号的国产化率很低,高性能的工程塑料、聚烯烃塑料等产品自给率不到50%,我们还在进口大量的燃气管道料、高端油箱料、通信电缆料等产品,有些牌号进口的量还非常大。这些产业结构与社会需求的矛盾要解决。

 

再比如说,中国要想独立生产出完整的手机、完整的电脑、完整的电视、完整的数码相机,都离不开高端电子材料。电子材料就属于功能性材料,这方面我们是明显存在短板的,要去研发去突破,在材料的高性能、多功能、结构/功能一体化上下功夫,实现从生产能力到核心能力的跨越。

 

 

可循环高分子材料是实现碳中和的理想研究方向

 

绿色发展和可持续发展已经成为人类的共识,要实现国家提出的双碳战略目标,相关的新材料开发和应用必不可少。材料从生产到使用过程中,全生命周期的低消耗、低污染、低成本、回收再利用都是要考虑的因素。对此,我个人主张加强可循环高分子材料的研发力度。

 

我们用逆向思维尝试思考,解聚让聚合物从末端失去单体,从而达到回收和重新制备单体的反应。如果高分子材料大多数采用解聚方式回收,我认为才是真正的可循环。这不是凭空而言,有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)在一定的条件下能解聚。在温度、压力等条件满足后可以完成聚合,它的逆过程值得大家研究。类似的研究在橡胶领域也在做,当然还没有工业化,但据了解已经探索出思路。

 

生物基可降解材料虽然概念不错,但是制造过程中使用到的添加剂、塑化剂,这些辅助剂可能会让产品含有不会分解的氟化物,这部分不可降解的物质焚烧或者填埋时,反而会加重污染,所以它的安全性并没有被明确证实。

 

可循环高分子材料可以形成单体的闭环流动,保护环境、减少碳排放、减少成本,实现经济与环境双收益,所以我认为这个研究方向是正确的,这也是高分子材料要实现碳中和最理想的方向。