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我国工程塑料的应用与发展

     摘要:本文介绍了国内外工程塑料产业领域的发展概况,以及我国工程塑料、专用料和改性工程塑料的市场需求现状及其生产和应用情况,分析了今后工程塑料的研发方向及其应用发展趋势,着重阐述了工程塑料、专用料和改性工程塑料的几大应用领域及其研究发展方向熏以及纳米高分子材料的表面处理及其应用前景。 
     关键词:塑料产业工程塑料专用料纳米材料现状发展 
     一、概述 
     在当今国民经济迅速发展的社会中,塑料新材料工业作为战略性的基础工业,它的专业技术水平和产业规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和综合国力的重要标志。 
     随着世界制造业和高新科学技术产业的飞速发展,对新材料需求日益增长,新材料产业发展前景十分广阔。 
     2000年全世界新材料市场规模为4000亿美元,与新材料技术相关的产业部门年营业额突破了2万亿美元。而美国、日本、欧盟是世界新材料生产的主要国家和地区,在加强对量大面广的传统材料改造的同时,高度重视新材料产业的发展。政府部门制定了相关产业和科技发展计划,如美国的21世纪国家纳米纲要、光电子计划、太阳能电池(光伏)发电计划、下一代照明光源计划、先进汽车材料计划,日本的纳米材料计划、21世纪之光计划,德国的21世纪新材料计划,欧盟的纳米计划等。新材料工业中的塑料产业是当今各国重点发展的高新技术产业之一。塑料行业领域的技术对其他行业领域的发展起着引导、支撑和相互依存的关键性作用,是最具推动力的共性基础技术。具有优异性能或特定功能、应用前景广阔的塑料新材料已成为发展信息、航天、能源、生物等高新技术的重要基础。在20世纪,国防工业发展、核能的利用和航空航天技术的发展一直是世界高新技术发展的重要驱动力。进入21世纪以来,生命科学技术、信息科学技术的发展和经济持续增长成为高新科学技术发展的最根本动力,工业和商业的全球化更加注重材料的经济性、知识产权价值,塑料新材料在发展绿色工业方面也发挥着重要作用。未来塑料新材料的发展,将在很大程度上围绕如何提高人类的生活质量而展开。 
     我国是世界上最大的发展中国家,许多基础材料(如煤炭、钢铁、水泥等)的需求和消耗均居世界第一,但材料的质量、品种、规格等在很多方面均落后于发达国家,这已成为制约我国工业和国防发展的关键因素。这个基本国情为包括塑料在内的所有材料提供了一个极其广阔的市场。在过去的“十五”期间,中国塑料产业实现了具有历史性的跨越式发展,塑料加工机械、塑料制品、塑料材料产量已分别位居世界第一、第二、第三位。而“十一五”期间,我国将致力于资源节约、环境友好型和谐社会的建设。塑料产业将在我国经济发展中担当重要角色。我国政府一直关注和支持塑料领域的发展,2004年4月30日,国家发展和改革委员会、科技部、商务部联合发布的2004年度《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》,进一步明确当前高新技术产业化的重点领域和发展方向,新型材料为10大重点领域之一,并且要重点发展塑料产业。所以说,塑料是电子信息、交通运输、航空航天、机械制造业的上游产业,在国民经济中占据着重要的地位。从2000年到2005年,我国塑料制品的产量从1035.8万吨增加到2198.6万吨,年均增长16.24%。塑料行业发达地区重点分布在东南沿海省市,产业的集群效应十分明显。到2005年,我国塑料合成树脂消费量达4330.4万吨,工程塑料在汽车、电子电器领域的应用进一步拓展,年均增长量在30%以上。 
     同时,在国家和地方政府的支持下,我国出现了众多的新材料产业基地,如江阴新材料产业带、宁波塑料产业化基地等,集群化基地的发展不仅提高了自身产业的创新能力,而且辐射和带动了周边区域与相关产业的发展,也将有利于促进我国塑料产业的合理布局。塑料工业在浙江省已形成了以销售、制造为主体,塑料改性、模具制作和塑料机械生产为配套的完整的产业生产体系,全省塑料工业已基本实现了在规模、效益、科技、品牌、产品和出口创汇等六个方面全国领先的地位,塑料工业已成为特色区域经济。近年来,浙江省在各类塑料制品领域培植起一批规模大、技术水平高的骨干企业和优势产品。 
     2003年,全省塑料加工行业有乡及乡以上塑料制品加工企业6000余家,其中膜类加工企业1630家;板、管、型材加工企业330家;丝编织制品加工企业600余家;包装箱及中空容器生产企业350余家;人造革、日用制品、鞋类等生产企业700家;汽车及工业品零部件配套生产企业580家;个体和家庭式加工厂数万家。从业员工约20万人。产值500万元及以上单位塑料制品产量达320万吨,全省塑料制品的产量已经达到了565万吨以上,在国内排名第二位,仅次于广东省。目前全行业500万元及以上产值的企业,拥有各种加工设备1.65万台穴套雪,全省穴包括产值在500万元以下企业雪达到3万余台(套)以上。其中,宁波是国内塑料加工企业最密集的区域之一,主要分布在鄞州、余姚、慈溪和宁海等县(市)、区。而余姚是一个新兴的工业城市,工业门类齐全,基础扎实,也是塑料行业中的领头雁。以“接轨大上海、融入长三角”为目标的战略全面实施,塑料工业在经济中的主导地位更加凸现,工业经济对全市GDP增长的贡献率高达63.2%,拉动经济增长9.3%。从余姚市的统计数字来看,塑料加工企业有6048家,从业人员6.5万人,塑料制品年产值超270亿元,塑料产业在全市经济发展中具有举足轻重的地位,素有“塑料王国”、“模具之乡”的美誉。余姚市拥有国内最大的塑料专业市场———中国塑料城。据不完全统计,2005年底已进场商户1068家,年销售塑料170万吨,成交额210亿元,总累计成交额已达1100多亿元。通过几十年的发展,余姚市的塑料产业已经具备了一定的市场竞争能力,主要表现在:企业众多,产品较为齐全,具有一定的规模效应;产品定位逐步明确,装备水平明显改善,产品科技含量和配套能力逐步增强;产业集群基本定型,分工协作体系初步形成;品牌企业和名牌产品已经显现,涌现出浙江大丰实业公司、浙江舜宇集团公司、宁波富达电器有限公司和浙江帅康集团公司等一批知名企业和“大丰”、“帅康”、“富达”等一批著名品牌。目前,宁波市是全国最大的塑料集散地、塑料制品制造中心、塑料机械制造中心和塑料模具制造中心。 
     目前,我国已步入世界塑料大国的行列,年塑料制品产量居世界第二位,已形成门类完整的产业体系。但从塑料制品的消费量来看,年人均消费量仅12千克左右,而发达国家是30—100千克,世界平均消费量也达18千克,因此,我国塑料行业仍有广阔发展前景。据权威机构资料显示,目前,我国塑料消费量的增长与GDP增长的弹性系数为1.1—1.5:1,年均增长率为10%,预计到2010年我国通用塑料需求量将达到6700多万吨。 
     二、工程塑料应用及其发展方向 
     2.1汽车工业领域的应用与发展在提倡节能与环保的大背景下,轻量化、舒适化、节能化是汽车工业领域发展的最新趋势,这一趋势将进一步加速汽车塑料化发展的进程。据相关技术资料报道,汽车自重每减少10%,燃油的消耗量可降低6%—8%。从某种程度上讲,汽车塑料的用量是衡量一个国家汽车生产技术水平的标志之一。近年来,国际上汽车塑料的用量在不断增加,平均每辆汽车的塑料用量从20世纪70年代初的50—60千克已发展到目前的150千克,而且增长还在继续。在日本、美国和欧洲等发达国家中,每辆轿车平均使用塑料已超过150千克,占汽车总重量的10%以上。目前,我国每辆轿车的塑料用量平均为100千克,占总重量的8%左右,达到国外20世纪80年代中期的水平。我国政府已制定了相关的政策,加速汽车零部件的国产化进程,同时也限定了汽车的燃油消耗标准,这无疑给汽车工业零配件生产厂商和塑料供应商提供了一个绝好的发展机遇。今后工程塑料在汽车工业领域发展中将发挥更加重要的作用。 
     2.2电子电器行业领域的应用与发展电子电器消费量占工程塑料总消费量的29%以上。随着我国电子电器产品国产化率的逐步提高和出口量逐年增加,工程塑料的消费量呈急速上升趋势。尽管国内产品的技术含量和附加值都还很低,但这并不影响电子电器制造业对工程塑料的巨大需求。通讯办公设备、中小型家用电器等行业领域对塑料需求量的不断增加,也为工程塑料提供了广阔的应用前景。 
     2.3建材行业领域的应用与发展近年来,建材行业领域用塑料发展很快,以工程塑料为原料的各种塑料薄膜、片材、板材、管材、框架、异型材等制品将具有更大的市场需求。按照建设部提出的“十一五”规划,5年内建筑节能量要达到1.01亿吨标准煤,节能建筑总面积要超过21.6亿平方米,其中新建筑16亿平方米,改造现有建筑5.6亿平方米。中国有400亿平方米既有建筑,目前约有三分之一需进行节能改造,按照每平方米200元的改造标准,这部分建筑节能材料和技术在未来的市场容量可达2.6万亿元。对于具有节能、节材、节水、节地等特点的塑料管道,到2010年建筑给水和排水管道80%要采用塑料管,建筑雨水排水管道70%要采用塑料管。这其中,将有不少市场份额属于工程塑料。 
     就工程塑料而言,开发一种新的聚合物投资大、见效慢,所以在短期内,新的聚合物品种开发方面将不会有重大突破,一般采用现有聚合物经过改性等手段来满足客户不断提出的新需求。今后几年,工程塑料将在合金技术、纳米技术和功能材料等方面有较大的发展,并将被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等高新技术领域。另一方面,由于石油资源的短缺,今后二氧化碳聚合物、玉米、植物纤维及植物蛋白聚合物会被进一步开发利用,像PLA穴聚乳酸雪、PBS穴醇酸聚酯类雪等等。三聚氰胺泡沫材料和纤维织物有可能替代聚氨酯泡沫和化纤织物,原因在于其耐热和阻燃性能远远高于聚氨酯和化纤材料。 
     2.4导电高分子材料的应用与发展导电高分子材料一般分为结构型和复合型两大类。其中结构型导电高分子材料的主要用途是导电材料、蓄电池电极材料、光功能元件、半导体材料,其研究开发主要集中在具有与金属相同的电导率;在空气中的稳定性;具有高功能;具有良好的加工成型性等四个方面。 
     复合型导电高分子材料,是由导电物质与高分子材料复合而成,是目前已被广泛应用的功能性高分子材料。其主要应用领域是:穴1雪在电子、电器领域中集成电路、晶片、传感器护套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、晶片载体、薄膜袋等。 
     (2)防爆产品的外壳及结构件,如:煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构件。 
     (3)中、高压电缆中使用的半导电屏蔽材料。 
     (4)电讯、电脑、自动化系统、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品EMI屏蔽外壳。 
     结构型导电聚合物要想进一步实用化,目前必须解决好以下主要问题:(1)稳定性欠缺:导电高分子中的氧原子对水是极不稳定的,这是妨碍其实用化的最大问题。 
     (2)掺杂剂多是有毒的:如AsF5、I2、Br2等。 
     (3)成型困难:导电聚合物主链中的共轭结构使分子链僵硬,不溶不融,从而给自由地成型加工带来困难。 
     (4)经济性差:其价格比金属及普通塑料高,难以实用化。 
     对于复合型导电塑料的应用与发展,当前需要着重研究的是金属纤维填充的电磁波屏蔽材料,需要解决的主要课题是:①减小比重;②使导电性均一;③降低成本;④改善外观。 
     导电聚合物的未来发展展望,最主要的是开发以下几种材料:①高导电性高分子;②有机太阳能电池;③有机超导材料。更为长远的课题研究是分子性薄膜和分子电子装置。 

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