03四大材料之三：可降解材料

图 5  生物降解材料细分应用领域（万吨）

预计到2020年，我国生物可降解材料产量将达到250万吨。“十三五”规划、国际碳总量法律以及生物降解材料性能提升、价格下降将为中国生物可降解材料行业带来前所未有的发展契机。

完全生物降解材料主要包括PLA、PHA、PBS/PBSA、PCL、PVA、PPE/PPC/PPB和小部分PSM等。生物破坏性材料主要指生物分解树脂对传统聚烯烃的改性材料，PSM中大部分属于这类。

生物可降解材料的开发越来越符合社会的环保理念，目前全球研发的生物降解材料品种达几十种，但实现批量和工业化生产的仅有PSM、PLA、PBS/PBSA、PHA、PCL等。

图 6  2015-2020全球对三大生物降解材料需求量预测

04四大材料之四：新型弹性体

丙烯基弹性体

丙烯基弹性体是用茂金属催化技术和溶液聚合工艺组合生产所得，是独特的丙烯-乙烯半结晶共聚物，具有独特的高弹性、柔韧性和低温耐冲击性，特别是和PP的相容性非常优异。

目前全球只有三家公司有商品化的丙烯基弹性体，牌号分别是陶氏的versify、埃克森美孚的vistamaxx和三井的tafmer。

丙烯基弹性体优点：

?丙烯基弹性体有着手感好、高填充、止滑性佳等特点，比如埃克森美孚vistamaxx的发泡优势；

?VM发泡产品有手感好，密度好，而且又有胶感；

?具有高填充，填充量可达100phr,而EVA填充量一般在30phr，在降低成本以及做某些功能性材料具有很大的优势，比如做阻燃材料，就是靠填充来发挥性能的；

?可100%回收，且发泡出来的产品不会出现产品表面气孔的分布性不好，而EVA发泡如果加入回收料太多（一般加入量30phr），就会出现密度分布不好的现象；

?用VM做一些比较低硬度发泡的工艺，比EVA要容易操作很多。EVA如果硬度做到10°C，相当困难，而且一般要加入SEBS来增加软度，而VM就很容易做到；

?抗冲击强度的改善带来了减薄机会，能够减少材料使用并降低成本；

?丙烯基弹性体具有较低的熔融温度，从而降低了加工温度，其较高的流动速率会提升加工速度。这可以减少能源消耗并提高加工效率。其柔韧性有助于提高拉伸比，减少流痕，从而实现更好的产品质量和更低的废品率。由于这种弹性体的收缩率比聚丙烯低，使得生产工艺更易于控制，模切更准确，从而改善杯子与盖子的相配程度，有助于降低废品率。

丙烯基弹性体的应用：

?食品保鲜盒领域无规共聚丙烯（RCP）应用十分广泛，但普遍存在低温抗冲不足的问题。丙烯基弹性体应用于聚丙烯改性，可以提高聚丙烯的韧性。在RCP中作为增韧剂，可以在提高韧性的同时保持RCP的透明度，有助于减少铰链结构的应力发白；

?丙烯基弹性体与聚丙烯 (PP) 共混，可以实现更好的抗冲击性、透明性和刚度平衡，同时还可以提高加工效率；

?可以用在无纺布、弹性膜、聚合物改性等方面，其中聚合物改性方面表现优异，具体应用案例有洗衣机座盘、食品容器盖、加湿器水箱、塑料文具、运动水壶、拖鞋等等。

乙烯基弹性体

乙烯基弹性体的性能和特点：

聚乙烯链结晶区(树脂相)起物理交联点的作用，具有典型的塑料性能，加入一定量的α-烯烃（1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等）后，削弱了聚乙烯链的结晶区，形成了呈现橡胶弹性的无定型区(橡胶相)，使产品又具有弹性体的性质；POE具有塑料和橡胶的双重特性综合性能优异，因此POE可以看作是塑料与橡胶的桥梁产品。

POE弹性体与EPDM相比，它具有熔接线强度卓越、分散性好、等量添加抗冲击强度高、成型能力杰出的优点；与SBR相比，它具有耐候性好、透明性高、价格低、密度小的优点；与EVA、EMA和EEA相比，它具有密度小、透明度高、韧性好、屈挠性好等优点；与软PVC相比，它具有无需特殊设备、对设备腐蚀低、热成型良好、塑性好、密度小、低温脆性佳和经济性良好等特点。

POE弹性体作为塑料增韧剂，不仅可以增韧改性与它相容的聚烯烃塑料，而且可通过过氧化物引发，有效地与马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯等单体发生接枝反应，所得到的接枝物广泛用来增韧尼龙、聚酯等工程塑料。

聚烯烃弹性体POE分子结构中没有不饱和双键，具有很窄的分子量分布和短支链结构（短支链分布均匀），因而具有高弹性、高强度、高伸长率等优异的物理机械性能和的优异的耐低温性能。

窄的分子量分布使材料在注射和挤出加工过程中不宜产生挠曲，因而POE材料的加工性能优异。由于POE大分子链的饱和结构，分子结构中所含叔碳原子相对较少，因而具有优异的耐热老化和抗紫外线性能。此外有效的控制在聚合物线形短支链支化结构中引入长支链，使材料的透明度提高，同时有效的改善了聚合物的加工流变性。

乙烯基弹性体的应用：

?POE可以威胁到橡胶、柔性PVC、EPDM、EPR、EMA、EVA、TPV、SBC和LDPE等材质;

?应用于不同产品，如汽车挡板，柔性导管，输送带，印刷滚筒，运动鞋，电线电缆、汽车部件、耐用品、挤出件、压模件、密封材料、管件和织物涂层等;

?也可以作为低温抗冲改良剂来改善PP的低温抗冲性能，同时可以作为热塑性弹性体运用于汽车领域。

乙烯基、丙烯基弹性体会有多牛？

中国天然橡胶对外依存度己超过85%；

正在建设超过4400万吨/年乙烯新产能有了乙烯基弹性体这个潜在的好下游；

正在建设超过4000万吨/年丙烯新产能有了丙烯基弹性体这个潜在的好下游！

乙烯基、丙烯基弹性体―相关技术研发迫在眉切。

氟/硅弹性体

氟硅橡胶是以氟硅聚合物为主体的配方组成，氟硅聚合物主链中含多个硅氧基团（-Si-O-），其无毒、耐高低温！可做成热塑性弹性体。

氟橡胶――“橡胶之王”：具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中最好的；耐高温性能极佳、具有极好的耐天候老化性能和耐臭氧性能、真空性能和机械性能优良等――弹性体中综合性能极佳的品种。几个小缺点：比如低温性能不好、耐辐射性能也差等。

3．新材料产业的五大聚焦

01五大聚焦之一：结构化材料

具有量身定制的材料特性和响应，使用结构化材料进行轻量化，可以提高能效、有效负载能力和生命周期性能以及生活质量。

未来的研究方向包括开发用于解耦和独立优化特性的稳健方法，创建结构化多材料系统等。

不希望新材料被理解在化学层面,而应该在物理性能层面最大化用好它。

02五大聚焦之二：能源材料

研究发展方向包括：

持续研发非晶硅、有机光伏、钙钛矿材料等太阳能转换为电能的材料，开发新的发光材料，研发低功耗电子器件，开发用于电阻切换的新材料以促进神经形态计算发展。

日本冈山大学的研究人员最近开发出一种利用氧化铁化合物制成的新型太阳能电池。该太阳能电池的吸光率是以往硅酮制太阳能电池的100多倍。

催化材料的研究方向：

改良催化材料的理论预测，高催化性能无机核/壳纳米颗粒的合成，高效催化剂适合工业生产及应用的可扩展合成方案，催化反应中助催化剂在活性位场上的选择性沉积，二维材料催化剂的研究。

03五大聚焦之三：极端环境材料

极端环境材料是指在各种极端操作环境下能符合条件地运行的高性能材料。

研究方向包括：

?基于科学的设计开发下一代极端环境材料，如利用对材料中与温度相关的纳米级变形机制的理解来改进合金的设计，利用对腐蚀机理的科学理解来设计新的耐腐蚀材料；

?理解极端条件下材料性能极限和基本退化机理。

04五大聚焦之四：碳捕集和储存的材料

?碳捕集和储存的材料包括：基于溶剂、吸附剂和膜材料的碳捕集，金属有机框架等新型碳捕集材料，电化学捕集，通过地质材料进行碳封存。

?洁净水的材料问题涉及膜、吸附剂、催化剂和地下地质构造中的界面材料科学现象，需要开发新材料、新表征方法和新界面化学品。

?可再生能源储存方面的材料研究基于：

研发多价离子导体和新的电池材料以提高锂离子电池能量密度，研发高能量密度储氢的新材料以实现水分解/燃料电池能量系统。

05五大聚焦之五：纳米材料

?纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。

?由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得它们在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。

?二维三维纳米材料-电极材料、电化学储能。

三、我国新材料产业发展建议

图 7  欧美及我国化工企业类型占比

1=精细化工和新材料型多元化工企业

2=传统石化油气和基础化工类企业

3=其他类企业

目前我国传统石化油气和基础化工类企业，巨额投资正热火朝天,千亿级投资项目集群有好几个,百亿级投资项目己“数不过来”。但是收益正急剧下滑，越来越多基础化工类产品市场价暴跌,例如TDI、乙二醇、甲醇、MMA;连仍依赖进口的PC、PMMA、PA66都不例外。

因此，必须对新材料产业发展具有足够的重视，否则，实体经济不会有强大的竞争力!

首先，工业消费级企业应推动中国化工新材料发展，他们的参与和支持是关键。

?轨道交通（高铁、动车、地铁）―几乎全由中车集团生产；

?中船集团垄断了中国造船业―世界前三；

?格力、美的、海尔等均是世界级家电巨头；

?全球规模第一的汽车制造业；

?全球最大消费级电子产品（手机、pad、电脑）生产基地、消费市场；

?还有兰月亮、立白等日化大佬。

其次，通过对应用的理解--推动化工新材料发展

?有机氟材料

含有氟元素的碳氢化合物

?有机硅材料

  耐高低温、电绝缘、耐候（光、放射性、臭氧）、无毒、阻燃、抗氧化等优良特性

?工程、改性材料

  被用做工业零件或外壳材料的工业用材料。

?高性能纤维

  碳纤维、芳纶纤维、超高分子聚乙烯纤维

?电子化学材料――在微电子、光电子技术和新型元器件基础三大类产品领域中所用的材料，主要包括：

单晶硅为代表的半导体微电子材料；

激光晶体为代表的光电子材料；

介质陶瓷和热敏陶瓷为代表的电子陶瓷材料；

钕铁硼永磁材料为代表的磁性材料；

光纤通信材料；

磁存储和光盘存储为主的数据存储材料；

压电晶体与薄膜材料；

贮氢材料和锂离子嵌入材料为代表的绿色电池材料等。