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我國工程塑料的應用與發展

     摘要:本文介紹了國內外工程塑料產業領域的發展概況,以及我國工程塑料、專用料和改性工程塑料的市場需求現狀及其生產和應用情況,分析了今后工程塑料的研發方向及其應用發展趨勢,著重闡述了工程塑料、專用料和改性工程塑料的幾大應用領域及其研究發展方向熏以及納米高分子材料的表面處理及其應用前景。 
     關鍵詞:塑料產業工程塑料專用料納米材料現狀發展 
     一、概述 
     在當今國民經濟迅速發展的社會中,塑料新材料工業作為戰略性的基礎工業,它的專業技術水平和產業規模已成為衡量一個國家經濟發展、科技進步和綜合國力的重要標志。 
     隨著世界制造業和高新科學技術產業的飛速發展,對新材料需求日益增長,新材料產業發展前景十分廣闊。 
     2000年全世界新材料市場規模為4000億美元,與新材料技術相關的產業部門年營業額突破了2萬億美元。而美國、日本、歐盟是世界新材料生產的主要國家和地區,在加強對量大面廣的傳統材料改造的同時,高度重視新材料產業的發展。政府部門制定了相關產業和科技發展計劃,如美國的21世紀國家納米綱要、光電子計劃、太陽能電池(光伏)發電計劃、下一代照明光源計劃、先進汽車材料計劃,日本的納米材料計劃、21世紀之光計劃,德國的21世紀新材料計劃,歐盟的納米計劃等。新材料工業中的塑料產業是當今各國重點發展的高新技術產業之一。塑料行業領域的技術對其他行業領域的發展起著引導、支撐和相互依存的關鍵性作用,是最具推動力的共性基礎技術。具有優異性能或特定功能、應用前景廣闊的塑料新材料已成為發展信息、航天、能源、生物等高新技術的重要基礎。在20世紀,國防工業發展、核能的利用和航空航天技術的發展一直是世界高新技術發展的重要驅動力。進入21世紀以來,生命科學技術、信息科學技術的發展和經濟持續增長成為高新科學技術發展的最根本動力,工業和商業的全球化更加注重材料的經濟性、知識產權價值,塑料新材料在發展綠色工業方面也發揮著重要作用。未來塑料新材料的發展,將在很大程度上圍繞如何提高人類的生活質量而展開。 
     我國是世界上最大的發展中國家,許多基礎材料(如煤炭、鋼鐵、水泥等)的需求和消耗均居世界第一,但材料的質量、品種、規格等在很多方面均落后于發達國家,這已成為制約我國工業和國防發展的關鍵因素。這個基本國情為包括塑料在內的所有材料提供了一個極其廣闊的市場。在過去的“十五”期間,中國塑料產業實現了具有歷史性的跨越式發展,塑料加工機械、塑料制品、塑料材料產量已分別位居世界第一、第二、第三位。而“十一五”期間,我國將致力于資源節約、環境友好型和諧社會的建設。塑料產業將在我國經濟發展中擔當重要角色。我國政府一直關注和支持塑料領域的發展,2004年4月30日,國家發展和改革委員會、科技部、商務部聯合發布的2004年度《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》,進一步明確當前高新技術產業化的重點領域和發展方向,新型材料為10大重點領域之一,并且要重點發展塑料產業。所以說,塑料是電子信息、交通運輸、航空航天、機械制造業的上游產業,在國民經濟中占據著重要的地位。從2000年到2005年,我國塑料制品的產量從1035.8萬噸增加到2198.6萬噸,年均增長16.24%。塑料行業發達地區重點分布在東南沿海省市,產業的集群效應十分明顯。到2005年,我國塑料合成樹脂消費量達4330.4萬噸,工程塑料在汽車、電子電器領域的應用進一步拓展,年均增長量在30%以上。 
     同時,在國家和地方政府的支持下,我國出現了眾多的新材料產業基地,如江陰新材料產業帶、寧波塑料產業化基地等,集群化基地的發展不僅提高了自身產業的創新能力,而且輻射和帶動了周邊區域與相關產業的發展,也將有利于促進我國塑料產業的合理布局。塑料工業在浙江省已形成了以銷售、制造為主體,塑料改性、模具制作和塑料機械生產為配套的完整的產業生產體系,全省塑料工業已基本實現了在規模、效益、科技、品牌、產品和出口創匯等六個方面全國領先的地位,塑料工業已成為特色區域經濟。近年來,浙江省在各類塑料制品領域培植起一批規模大、技術水平高的骨干企業和優勢產品。 
     2003年,全省塑料加工行業有鄉及鄉以上塑料制品加工企業6000余家,其中膜類加工企業1630家;板、管、型材加工企業330家;絲編織制品加工企業600余家;包裝箱及中空容器生產企業350余家;人造革、日用制品、鞋類等生產企業700家;汽車及工業品零部件配套生產企業580家;個體和家庭式加工廠數萬家。從業員工約20萬人。產值500萬元及以上單位塑料制品產量達320萬噸,全省塑料制品的產量已經達到了565萬噸以上,在國內排名第二位,僅次于廣東省。目前全行業500萬元及以上產值的企業,擁有各種加工設備1.65萬臺穴套雪,全省穴包括產值在500萬元以下企業雪達到3萬余臺(套)以上。其中,寧波是國內塑料加工企業最密集的區域之一,主要分布在鄞州、余姚、慈溪和寧海等縣(市)、區。而余姚是一個新興的工業城市,工業門類齊全,基礎扎實,也是塑料行業中的領頭雁。以“接軌大上海、融入長三角”為目標的戰略全面實施,塑料工業在經濟中的主導地位更加凸現,工業經濟對全市GDP增長的貢獻率高達63.2%,拉動經濟增長9.3%。從余姚市的統計數字來看,塑料加工企業有6048家,從業人員6.5萬人,塑料制品年產值超270億元,塑料產業在全市經濟發展中具有舉足輕重的地位,素有“塑料王國”、“模具之鄉”的美譽。余姚市擁有國內最大的塑料專業市場———中國塑料城。據不完全統計,2005年底已進場商戶1068家,年銷售塑料170萬噸,成交額210億元,總累計成交額已達1100多億元。通過幾十年的發展,余姚市的塑料產業已經具備了一定的市場競爭能力,主要表現在:企業眾多,產品較為齊全,具有一定的規模效應;產品定位逐步明確,裝備水平明顯改善,產品科技含量和配套能力逐步增強;產業集群基本定型,分工協作體系初步形成;品牌企業和名牌產品已經顯現,涌現出浙江大豐實業公司、浙江舜宇集團公司、寧波富達電器有限公司和浙江帥康集團公司等一批知名企業和“大豐”、“帥康”、“富達”等一批著名品牌。目前,寧波市是全國最大的塑料集散地、塑料制品制造中心、塑料機械制造中心和塑料模具制造中心。 
     目前,我國已步入世界塑料大國的行列,年塑料制品產量居世界第二位,已形成門類完整的產業體系。但從塑料制品的消費量來看,年人均消費量僅12千克左右,而發達國家是30—100千克,世界平均消費量也達18千克,因此,我國塑料行業仍有廣闊發展前景。據權威機構資料顯示,目前,我國塑料消費量的增長與GDP增長的彈性系數為1.1—1.5:1,年均增長率為10%,預計到2010年我國通用塑料需求量將達到6700多萬噸。 
     二、工程塑料應用及其發展方向 
     2.1汽車工業領域的應用與發展在提倡節能與環保的大背景下,輕量化、舒適化、節能化是汽車工業領域發展的最新趨勢,這一趨勢將進一步加速汽車塑料化發展的進程。據相關技術資料報道,汽車自重每減少10%,燃油的消耗量可降低6%—8%。從某種程度上講,汽車塑料的用量是衡量一個國家汽車生產技術水平的標志之一。近年來,國際上汽車塑料的用量在不斷增加,平均每輛汽車的塑料用量從20世紀70年代初的50—60千克已發展到目前的150千克,而且增長還在繼續。在日本、美國和歐洲等發達國家中,每輛轎車平均使用塑料已超過150千克,占汽車總重量的10%以上。目前,我國每輛轎車的塑料用量平均為100千克,占總重量的8%左右,達到國外20世紀80年代中期的水平。我國政府已制定了相關的政策,加速汽車零部件的國產化進程,同時也限定了汽車的燃油消耗標準,這無疑給汽車工業零配件生產廠商和塑料供應商提供了一個絕好的發展機遇。今后工程塑料在汽車工業領域發展中將發揮更加重要的作用。 
     2.2電子電器行業領域的應用與發展電子電器消費量占工程塑料總消費量的29%以上。隨著我國電子電器產品國產化率的逐步提高和出口量逐年增加,工程塑料的消費量呈急速上升趨勢。盡管國內產品的技術含量和附加值都還很低,但這并不影響電子電器制造業對工程塑料的巨大需求。通訊辦公設備、中小型家用電器等行業領域對塑料需求量的不斷增加,也為工程塑料提供了廣闊的應用前景。 
     2.3建材行業領域的應用與發展近年來,建材行業領域用塑料發展很快,以工程塑料為原料的各種塑料薄膜、片材、板材、管材、框架、異型材等制品將具有更大的市場需求。按照建設部提出的“十一五”規劃,5年內建筑節能量要達到1.01億噸標準煤,節能建筑總面積要超過21.6億平方米,其中新建筑16億平方米,改造現有建筑5.6億平方米。中國有400億平方米既有建筑,目前約有三分之一需進行節能改造,按照每平方米200元的改造標準,這部分建筑節能材料和技術在未來的市場容量可達2.6萬億元。對于具有節能、節材、節水、節地等特點的塑料管道,到2010年建筑給水和排水管道80%要采用塑料管,建筑雨水排水管道70%要采用塑料管。這其中,將有不少市場份額屬于工程塑料。 
     就工程塑料而言,開發一種新的聚合物投資大、見效慢,所以在短期內,新的聚合物品種開發方面將不會有重大突破,一般采用現有聚合物經過改性等手段來滿足客戶不斷提出的新需求。今后幾年,工程塑料將在合金技術、納米技術和功能材料等方面有較大的發展,并將被廣泛應用于航空航天、汽車和體育器材等高新技術領域。另一方面,由于石油資源的短缺,今后二氧化碳聚合物、玉米、植物纖維及植物蛋白聚合物會被進一步開發利用,像PLA穴聚乳酸雪、PBS穴醇酸聚酯類雪等等。三聚氰胺泡沫材料和纖維織物有可能替代聚氨酯泡沫和化纖織物,原因在于其耐熱和阻燃性能遠遠高于聚氨酯和化纖材料。 
     2.4導電高分子材料的應用與發展導電高分子材料一般分為結構型和復合型兩大類。其中結構型導電高分子材料的主要用途是導電材料、蓄電池電極材料、光功能元件、半導體材料,其研究開發主要集中在具有與金屬相同的電導率;在空氣中的穩定性;具有高功能;具有良好的加工成型性等四個方面。 
     復合型導電高分子材料,是由導電物質與高分子材料復合而成,是目前已被廣泛應用的功能性高分子材料。其主要應用領域是:穴1雪在電子、電器領域中集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產過程中使用的防靜電周轉箱、晶片載體、薄膜袋等。 
     (2)防爆產品的外殼及結構件,如:煤礦、油船、油田、粉塵及可燃氣體等場合中使用的電器產品外殼及結構件。 
     (3)中、高壓電纜中使用的半導電屏蔽材料。 
     (4)電訊、電腦、自動化系統、工業用電子產品、消費用電子產品、汽車用電子產品等領域中的電器產品EMI屏蔽外殼。 
     結構型導電聚合物要想進一步實用化,目前必須解決好以下主要問題:(1)穩定性欠缺:導電高分子中的氧原子對水是極不穩定的,這是妨礙其實用化的最大問題。 
     (2)摻雜劑多是有毒的:如AsF5、I2、Br2等。 
     (3)成型困難:導電聚合物主鏈中的共軛結構使分子鏈僵硬,不溶不融,從而給自由地成型加工帶來困難。 
     (4)經濟性差:其價格比金屬及普通塑料高,難以實用化。 
     對于復合型導電塑料的應用與發展,當前需要著重研究的是金屬纖維填充的電磁波屏蔽材料,需要解決的主要課題是:①減小比重;②使導電性均一;③降低成本;④改善外觀。 
     導電聚合物的未來發展展望,最主要的是開發以下幾種材料:①高導電性高分子;②有機太陽能電池;③有機超導材料。更為長遠的課題研究是分子性薄膜和分子電子裝置。 

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