近年来,化工新材料产业发展整体步入高技术、产品迭代速度快、产业规模和需求不断扩大的阶段。从来看,美国、日本、欧洲等国家和地区的新材料发展较为。陶氏化学、埃克森美孚、巴斯夫、三菱化学等国际公司在核心技术、市场占有率等方面占据优势。新材料作为我国新兴战略性产业之一,在发展的要求下仍然有较大的提升空间。
陶氏化学、埃克森美孚、巴斯夫等国际大公司之所以能成为化工新材料行业的执牛耳者,关键在于出奇制胜的新材料业务策略,概括起来包括以下几个方面。
一是原料成本相对较低且进行全生命周期评价。陶氏化学、埃克森美孚充分发挥北美地区乙烷原料资源优势,降低乙烯等基础化工原料和下游新材料的生产成本;同时对新材料的原料来源、合成过程、加工设计、使用过程、废弃回收、循环利用等全生命周期进行评价,将绿色低碳技术融入其中,为客户提供的化工新材料可持续发展方案。
二是保持技术与全链条服务策略。陶氏化学、埃克森美孚、巴斯夫、三菱化学都能在自己的优势领域持续强化研发创新,形成具有国际竞争力的代表性技术,在保持地位。陶氏化学通过搭建聚烯烧业务包装大师网络、聚氨酯业务舒适科技实验室以及汽车用材料业务平台,与各地的科学家、品牌商、加工商、包装设计师密切协作,链接整个包装价值链,按客户需求提供从产品生产、加工应用到技术服务全链条的整体解决方案。
三是注重产品全系列化、品牌化。各大公司普遍重视开发性能、用途各异的新材料,形成丰富的差异化产品组合,打造产品品牌,不断拓展市场份额。巴斯夫将其400多个牌号的聚酰胺产品(尼龙)汇聚在Ultramid品牌旗下,可为用户提供全系列的尼龙树脂及其改性产品,成为尼龙产品的主要供应商。该公司致力于为用户量身定制系统解决方案或功能性材料,每年可向市场推出300款以上的新产品。
由于市场扩展快,节节攀升的市场需求使化工新材料产业具有较高的利润率,而相对于石油化工项目,化工新材料项目的装置投资规模要小得多,即进入的资金门槛低,因而大量企业争先恐后进入化工新材料基本产品领域,造成除少数产品外,大部分基本产品的生产集中度很低,企业相应的生产规模普遍较小,密集于低端市场,既难以形成规模 经济 ,又无法提高技术水平,也容易形成恶性竞争。由于许多企业纷纷准备进入,已经进入的企业准备扩大产能,以至于有机硅、环氧树脂等不少化工新材料产品已经存在短期内因盲目投资而出现产能过剩的危险。
(三)企业形成三个梯队的格局,各梯队之间差距较大
梯队,主要由为数不多的外资(包括台资)企业构成。其特点是,产业经验丰富、产业基础完整、装置普遍规模大、技术水平高、销售能力强、产品链较为匹配、战略清晰并运作规范,通常以较的基本产品和改性产品占据着高、中端市场,因而往往是市场,获得较为丰厚的利润。第二梯队,是以中国化工集团公司蓝星集团为代表的国有企业,也有少量中石化集团所属的中小型国有企业。其特点是,进入市场较早、积累起一定产业经验、产业基础完整、装置有一定规模、有较强的技术积累和人才储备、产品链较为完整、运作和管理规范但机制不灵活,多数产品进入中端市场,部分产品还处于低端,所获利润不够稳定,一些企业仍在一定程度上受到传统国有企业弊端的困扰。第三梯队,是数量众多的民营中小型化工企业。其基本特点是,产业基础较弱、装置规模不大、技术水平普遍不高、产品链不完整、经营灵活多变、对市场变化灵敏、行为短期化、进入市场快,少数规模较大、技术基础较强的企业处于基本产品低端市场,多数企业则分布于广泛的、分散的终端产品市场。这一梯队中一些企业投机性很强,利润高时快速进入市场,参与分享高额利润,利润低时立即退出;一些企业在地方政策保护下生存,利用资源或能源、忽视环保和质量、
环保节能是现在逐渐流行起来的一个热门词汇,环保节能的理念也逐渐改变着人们的价值观。重视环保,节约能源,成为社会和在日常运行中的选择。特别是去年哥本哈根世界气候大会召开后,“低碳”、“环保”更是所重视。对于化工行业,由于是一个基础性的制造行业,在环保和节能方面需要做的工作量较大。目前,淘汰落后产能,产品结构升级,是我国整个化工行业的产业政策。我国化工行业的产品主要集中在中低端产品,随着相关政策的执行力度不断加强,对化工行业的影响是的。落后产能、落后工艺技术、落后企业的淘汰是化工行业发展的趋势。于此同时,新材料的发展也将是未来化工行业发展的重要议题。因为,新材料的生产过程可以是低碳的,其生产出来的新材料产品也可以是低碳的。
能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。
太阳能电池材料是新能源材料,IBM公司研制的多层复合太阳能电池,转换率高达40%。
氢是、的理想能源,氢的利用关键是氢的储存与运输,美国能源部在全部氢能研究经费中,大约有50%用于储氢技术。氢对一般材料会产生腐蚀,造成氢脆及其渗漏,在运输中也易爆炸,储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物,当需要时加热放氢,放完后又可以继续充氢的材料。储氢材料多为金属化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。
固体氧化物燃料电池的研究十分活跃,关键是电池材料,如固体电解质薄膜和电池阴极材料,还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等。
物化性能 纳米颗粒的熔点和晶化温度比常规粉末低得多,这是由于纳米颗粒的表面能高、活性大,熔化时消耗的能量少,如一般铅的熔点为600K,而20nm的铅微粒熔点低于288K;纳米金属微粒在低温下呈现电绝缘性;钠米微粒具有的吸光性,因此各种纳米微粒粉末几乎都呈黑色;纳米材料具有奇异的磁性,主要表现在不同粒径的纳米微粒具有不同的磁性能,当微粒的尺寸某一临界尺寸时,呈现出高的矫顽力,而低于某一尺寸时,矫顽力很小,例如,粒径为85nm的镍粒,矫顽力很高,而粒径小于15nm的镍微粒矫顽力接近于零;纳米颗粒具有大的比表面积,其表面化学活性远大于正常粉末,因此原来化学惰性的金属铂制成纳米微粒(铂黑)后却变为活性的催化剂。
扩散及烧结性能 纳米结构材料的扩散率是普通状态下晶格扩散率的1014~1020倍,是晶界扩散率的102~104倍,因此纳米结构材料可以在较低的温度下进行有效的掺杂,可以在较低的温度下使不混溶金属形成新的合金相。扩散能力提高的另一个结果是可以使纳米结构材料的烧结温度大大降低,因此在较低温度下烧结就能达到致密化的目的。
力学性能 纳米材料与普通材料相比,力学性能有显著的变化,一些材料的强度和硬度成倍地提高;纳米材料还表现出超塑性状态,即断裂前产生很大的伸长量。
新材料技术是按照人的意志,通过物理研究、 材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程,创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按材料的属性划分,有金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、复合材料四大类。按材料的使用性能性能分,有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能,以满足高强度、高刚度、高 硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求。隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射,使敌方探测系统难以发现, 新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。