高分子材料需实现从大国向强国的转变

钱伯章 2025-11-10

中国是高分子材料产量大国，但高端牌号缺失、高性能材料存差距。通过杂萘联苯工程塑料等技术突破及聚烯烃助剂进口替代，正聚焦高性能、功能化等方向攻关，加速向材料强国跃升

高分子材料作为现代科技的载体，正处于快速发展阶段，中国虽已成为产量大国，但仍需攻克高端技术瓶颈，以实现从大国向强国的转变。

材料是划分时代的标志，高分子材料虽是材料科学中发展最晚的一类，但其进步速度迅猛，已广泛渗透到人类生活的衣食住行、健康、能源等领域。在高端技术如海陆空天以及国防军工中，高分子材料更是不可或缺，尤其在解决“卡脖子”问题上扮演关键角色。

中国已成为高分子材料大国，产量和用量全球第一。在通用高分子材料领域，中国已掌握所有品种，并达到世界先进水平，甚至在某些方面领先。然而问题犹存：高端牌号缺失，整体过剩严重。在高性能高分子材料、复合材料和特种功能材料领域，中国与国际先进水平仍有差距，包括品种、产量和质量，还未成为高分子材料强国。

展望未来，高分子材料创新需聚焦攻克高端难题。以杂萘联苯高性能工程塑料及其加工应用研发为例，介绍高分子材料的创新实例。高分子材料以及树脂基复合材料，具有比重小、易加工等突出优点，但缺点是使用温度范围窄，易在极端条件下软化或脆化。很多重要领域需要轻质、高强、耐高温、耐腐蚀的材料。

蹇锡高进一步按耐热温度划分，高性能工程塑料能在高温下维持优异性能，是发展高技术和国防军工急需的重要材料。现广泛用于陆海空天、电子电器和高科技国防领域，长期受西方垄断。传统高性能工程塑料如聚醚醚酮（PEEK）存在耐热性和溶解性反向关系的问题：耐热越高，溶解性越差，导致加工困难和成本高。PEEK仅溶于浓硫酸，限制其在复杂成型中的应用。

为解决此问题，团队从分子结构设计入手，开发了新型单体如二氮杂萘酮联苯酚（DHPZ），其扭曲结构防止结晶，提高玻璃化温度，实现可溶解性，解决了传统聚芳醚不能兼具耐高温可溶解的技术难题。由此衍生出系列聚合物，如聚苯并咪唑醚酮（PPEK）、聚苯并咪唑醚砜（PPES）和含二氮杂萘酮结构聚醚砜酮（PPESK）。这些材料在耐热性、电性能和耐辐照等方面优于传统PEEK，且耐湿热性能出色，适用于极端环境。

在产业化方面，团队于1998年建成100吨/年中试装置，2002年投产500吨/年工程化装置，目前正建设2500吨/年规模。以PPESK为例，其拉伸强度达90-122 MPa，玻璃化温度高出PEEK 120℃以上，热变形温度高出100℃，250℃强度是PEEK的2.5倍，该体系获2003年国家技术发明二等奖。另一示例杂萘联苯聚醚腈砜系列PPENS强度进一步提升，阻燃性更好，热变形温度达270℃以上，综合性能优，并实现规模化生产。该体系获2011年国家技术发明二等奖、2015年中国发明专利金奖及2016年日内瓦国际发明展特别金奖。

展望高分子材料未来发展趋势，提出几点建议：一是重点发展高性能高分子和复合材料，尤其在海陆空天、低空经济、油田和医用电子领域；二是推进特种功能材料研发，大量为芳烃或芳杂环聚合物；三是通用高分子材料（如聚烯烃）向高性能化和功能化转型；四是重视生物基高分子材料发展、可回收循环利用的高分子材料，特别是热固性树脂，以支持“双碳”目标。

展望相关石化原料发展趋势，呼吁加强石化系统中芳烃和杂环芳烃、稠环芳烃的研发应用，利用过剩的脂肪烃、脂肪烯烃（如煤化工产品）开发芳烃及杂环芳烃新型材料。这将推动产业升级，实现科技创新与产业创新深度融合。

高分子材料产业正迎来机遇，中国需因地制宜，发挥优势，加速从产量大国向技术强国的跃升。

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