新材料“十四五规划”前瞻——中国新材料发展趋势

材料是人类一切生产和生活的物质基础，历来是生产力的标志，对材料的认识和利用的能力，决定社会形态和人们的生活质量。新材料则是战略新兴产业发展的基石。 

新材料种类

几乎所有的新材料我国都能够生产并且正在生产，包括：

• 高性能工程材料

POK聚酮、PPO聚苯醚、PPS聚苯硫醚、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯（PC)、POM、聚酰亚胺（PI）、PA(6、66、11、1010、56、46、12…)、PMMA、PET、PBT……..

• 电子化学品

光刻胶、导电高分子材料、电子封装材料、电子特种气体、平板显示(FPD)专用化学品、印制电路板材料及配套化学品、混成电路用化学品、电容器用材料、电器涂料、导电聚合物等其他电子电气用化学品。

• 新型弹性体

TPU、POE、SBS、SEBS、SEPS、TPEE、丙烯基弹性体、尼龙弹性体……（新型弹性体总量已接近传统弹性体一半了）。

• 新型纤维

氨纶、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维….。

• 我国拥有庞大的工业用户；

• 庞大的造船大国、强国；

• 世界最大的手机生产国；

• 汽车产销量第一的国家；

• 地铁、动车和高铁质量和数量第一的国家；

• 冰箱、洗衣机等白电全球产量第一的国家；

因此，严格意义上来说，强大的下游应用产业给我国新材料产业的发展提供了巨大的推动力。

（1）国家发展改革委、商务部发布《鼓励外商投资产业目录（2019年版）》，重点提及的化学原料和化学制品制造业包括：差别化、功能性聚酯(PET)；聚甲醛；聚苯硫醚；聚醚醚酮；聚酰亚胺；聚砜；聚醚砜；聚芳酯（PAR）；聚苯醚；聚对 苯二甲酸丁二醇酯（PBT）；聚酰胺(PA)及其改性材料；液晶聚合物等

（2）国家发改委《增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018-2020年）》重点化工新材料关键技术产业化项目包括：聚苯硫醚；聚苯醚；芳族酮聚合物（聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮）、聚芳醚醚腈；聚苯并咪唑；聚芳酰胺；聚芳醚；热致液晶聚合物；新型可降解塑料等。

（3）中国石化联合会《石油和化学工业“十三五”发展规划指南》将高分子材料作为战略新兴产业列为优先发展的领域，明确高分子材料“十三五”发展的目的是：以提高自主创新能力为核心，以树脂专用料、工程塑料、新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料为发展重点，开发工程塑料、改性树脂、高端热固性树脂及其树脂基复合材料，以及可降解塑料等新材料制备技术。

（4）中国石油和化学工业联合会关于““十四五”化工新材料产业发展的战略和任务”的重点工作指导：开发5G通信基站用核心覆铜板用树脂材料（LCP、PI、环氧树脂等）；聚砜、聚苯砜、聚醚醚酮、液晶聚合物等高性能工程塑料。

此外，我国新材料产业相关政策规划，还包括：

• 《中国制造2025》；

• 《新材料产业发展指南》将为“十四五”期间新材料产业发展指明重点方向。

我国几十年来建立的应用研发体系功力深厚，例如中科院，包括北化所、过程所、宁波院、上海有机所、大化所、兰化所、应化所、煤化所…等，为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

按照材料划分，包括以下成熟的研发机构体系：

此外，还有大量大企业的研发中心，对产品应用的研究及配套的检測仪器设备很多达世界领先水平。

我国新材料产业与国外差距主要在高品质的新材料。

我国缺乏超前的研发优势和研发成果的实用化开发力度，目前主要还是以仿制为主。虽然很多新材料已有能力生产，可是相关专利绕不开。

发达国家均全力发展新材料产业，例如美国将新材料称之为“科技发展的骨肉”，我国新材料发展也将由原材料、基础化工材料逐步过渡至新兴材料、半导体材料、新能源材料、节能（轻量化）材料。

1.千亿级风口

千亿级风口主要是高性价比、高性能电子化学品，包括芯片、传感器，以及半导体电子（电子胶粘剂、光刻胶、导电材料、高纯气体、溶剂等）。

2.万亿级风口

万亿级风口主要是新能源相关材料，包括固态电池、燃料电池、氢燃料电池、锂电池、太阳能光伏、可再生能源、储能、风能等。

3.其他风口

其他风口包括：处于加速发展期的生物可降解材料（有利于垃圾分类等）、3D打印新材料、结构化材料、以及轻量化、节能材料。

⏬ 芳纶--关键的战略材料

芳纶下游应用高端，是关键的战略材料。

芳纶产品的特点是门槛高，国内企业少，国产化替代趋势明显，目前行业上升趋势明显。

芳纶产品的门槛主要是技术和客户准入门槛，要进入市场需要做安全认证，需要几年的成功案例，下游应用领域对安全性的要求都很高。

目前全球的对位芳纶处于近平衡状态，国内对位芳纶80%依赖进口。从全球来看，随着应用领域的增加，对位芳纶需求将逐渐增加，预计未来5年全球对位芳纶的需求量将达到15万吨左右。按照每年增速10%计算，2020年我国对位芳纶的需求量将达到13000吨，2025年对位芳纶的需求量将达到25000吨。

全球间位芳纶行业主要被美国杜邦、泰和新材、日本帝人等公司占据。其中杜邦产能以67%位居第一，帝人占比为7%。

⏬ 聚酰亚胺—— “解决问题的能手”

聚酰亚胺，是综合性能最佳的有机高分子材料之一。其耐高温达400℃以上 ，长期使用温度范围-200～300℃，部分无明显熔点，高绝缘性能，103 赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属F至H。

⏬ 尼龙

电子化学品是专为电子信息产品制造中的显影、蚀刻、清洗和电镀等工艺配套的细化工材料，是集成电路、平板显示制造等信息产业的重要支撑材料。

2017年，世界电子化学品产值>1500亿美元，中国产值约2600亿元，预计2018-2022年，年均增长率约为11%。包括陶氏、霍尼韦尔、三菱化学和巴斯夫等公司，正竞相将电子化学品业务重点放在包括中国在内的亚太地区。中国丰富的原材料以及靠近下游需求等方面优势明显，电子化学品产能向国内转移已成为大势所趋。

• 轻量化的关键——高性能新材料如TPEE、POM、PI、PA、PU、TEEK、PPA、PTT等替代比重几倍的钢铁。

• 聚合物固化技术——美国伊利诺大学ScottWhite教授率领的研究团队开发出一种新的聚合物固化技术，只需小型热源就可在短时间内完成聚合物制造，与目前的制造工艺相比，可降低10个数量级的能耗，并减少2个数量级的工时。

• 碳纤维——在追求高性能的同时、轻量化。

目前常用的3D打印高分子材料有聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯和ABS等。虽然3D打印最常见的市场材料是ABS、PLA，实际上尼龙才是应用规模最大的材料。预计到2022年，尼龙将占据3D打印材料市场30%的市场份额。

影响材料材料应用于3D打印的因素主要有：打印温度高、材料流动性差，导致工作环境出现挥发成分，打印嘴易堵，影响制品精密度；普通的材料强度较低，适应的范围太窄，需要对材料做增强处理；冷却均匀性差，定型慢，易造成制品收缩和变形；缺少功能化和智能化的应用。 

全球3D打印市场（亿美元）

3D打印因具有不需要模具、零部件的快速修复等优点，能将中国制造业前进5-10年，3D打印堪称是工业界的一场革命。 

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。

2015-2020全球对三大生物降解材料需求量预测

乙烯基、丙烯基弹性体—相关技术研发迫在眉切！

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。

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。

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。

◼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。

◼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。

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。