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特种工程塑料的国际国内发展概况

时间: 2011-07-07 13:01 来源: 作者: 吉林大学 吴忠文 点击:
一.国际上特种工程的发展历程及现状

特种在国际上是自20世纪60年代以来至80年代初,当时的美苏两霸冷战时期军备竞赛的社会需求所推动发展起来的新一代高性能高分子材料。早期曾被称为耐高温高分子材料(相对工程塑料而言)。目前通常称为特种工程塑料(Super Engineering Plastics)或高性能聚合物(High Performance Polymer),自60年代的聚酰亚胺(PI)问世开始到80年代初的PEEK实现商品化的近二十多年间,所开发成功并产业化的主要品种有:1.聚酰亚胺(PI);2.聚酰胺酰亚胺(PAI);3.聚醚酰亚胺(PEI);4.聚芳酯(U-polymer);5.聚苯硫醚(PPS);6.聚砜(PSF)7.聚醚砜(PES);8.聚醚醚酮(PEEK)等。

目前应用面最广、规模最大的品种就是大家熟悉的聚苯硫醚,以美国的菲利浦公司和日本的吴羽公司等为主,已形成三万吨以上的规模。从而使价格也比其它品种有大幅度下降。

而其中后期(1981年商品化)开发成功的PEEK树脂,目前市场规模最小在2000t/y左右,而售价也最高,日本市场为13000日元/Kg(约合118美元/Kg)。

关于特种工程塑料在塑料中的位置和特点,欧美近年来都习惯用一个金字塔的图形来表示,即:

关于特种工程塑料,与其它两类材料相比主要特点可概括如下:

1)物性方面:

a. 耐热等级高(一般定义为UL温度指数在150℃以上);
b. 力学强度大(一般为通用塑料的2~4倍);
c. 综合性能优异(如耐辐射、耐温、耐候)。

2)加工工艺方面:

a. 加工温度高(一般在300~400℃);
b. 注射压力大(一般需要120MPa~160MPa);
c. 模具必须加热(与通用塑料的冷却正相反);
d. 以热流道为佳。

3)附加值高(一般每吨在1~10万美元之间,为通用塑料的几十倍);

4)市场开拓的诱导期长。以PEEK为例,如下图所示:

从图中不难看出,从1981年到1993年的12年间,市场规模才达到400t/y左右。而从1993年后才进行高速增长期,近十年则达到平均每年15%以上的增速。

5)各品种多为几家大公司所垄断生产供应。

从1981年到1993年的12年间,市场规模才达到400t/y左右。而从1993年后才进行高速增长期,近十年平均增速达到每年15%以上。

二.国内特种工程塑料的研发历程及现状

如前所述,在国际上由于这类材料研发有着强烈的军事背景,所以欧洲的巴黎统筹委员会(COCOM)从一开始问世就将其列为战略物资对我国等社会主义国家实施严格的封锁禁运。我国为发展本国的国防军工和相关的民用高技术,当然也非常急需这类新材料。为不受制约,打破西方的封锁禁运,国家不得不在相关的国家各项研究计划中列项实施独立自主的研究开发。这项任务一直分别由科学院和相关部委的研究所和高等院校来承担。

因此,自60年代初期到80年代中期,上述这些品种在国内都曾有人进行过研究,如果单纯从实验室阶段的研究来讲,我国与国际上的时间差距并不是很大。也就是说,国际上某个品种问世后,我国的研究工作者用3~5年的时间即可完成实验室研究。从这个意义上讲,落后的差距不算多。但从实验室研究走向产业化与国外相比,我们的差距就被大幅度拉开了。

以聚酰亚胺为例,美国Dupont公司,1960年开始有商品问世,国内科学院的长春应用化学研究所在60年代中期也完成实验室的研发,并与相关工厂联合试制出小批量产品,满足过国防军工的急需。但至今也未形成有如Dupont公司的产业化规模。其它品种的研究历程也大致相似,至今国内上述各品种中从产业化角度讲,规模最大的就是聚苯硫醚,四川华拓已建成了1000t/y的装置。据讲,5000t/y规模也即将动工。

三.我们的研究开发历程及现状

吉林大学特塑研究中心(教育部首批研究中心)从70年代初即开始从事本领域的实验室研究开发工作,并从“七五”开始,就在国家重点科技攻关计划、国家“863”高技术计划、国防军工新材料配套计划等国家级计划中,成为聚醚砜(PES)和聚醚醚酮(PEEK)两个主要品种的唯一承担单位,并一直延续至今。在“九?五”分别完成了这两个品种中试后,于2000年末,以无形资产入股方式组建了吉大高新材料有限责任公司,第一期建设300t/y PES的生产线,并于2001年末建成投产。同时又申请国家发改委的产业化示范工程项目,并得到批准建设500t/y PEEK的生产线,也于2003年末建成投产。

以PEEK为例,在产品主要物性达到国际上英国Victrex公司同等水平的前提下,由于全部技术、原材料和主要生产装备均立足国内,从而取得了低成本的经济效益。这使国产PEEK的售价可达到国内市场500元/Kg,出口报价55美元/Kg,显示了打入国际市场的强大竞争力。并已引起欧洲一些大公司如德国的degussa公司的兴趣,前来洽谈合资合作事宜,并在5月初的“中德第三届高技术对话论坛”期间在两国总理参加的合作项目签约仪式上,作为十个签约项目之一签署了合作意向书。合资合作谈判正在进展中。

参考文献:
1.最新?耐热性高分子 日本综合技术セソタ-发行
2.特殊エソプラの评价と市场展望 日本CMC社出版(1984)
3.プラスチツクス Vol 53 No1(2002)
4.プラスチツクスエ-ジ Vol 48 No7(2002)
5.工业材料Vol 50(2002)(end)

相关资料

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