“十一五”期間,在國債項目等科技投入的大力支持下,2008~2010年,我國高性能(特種)纖維合計產能達3.46萬~4.32萬噸(包括臺灣地區(qū)在內為3.96萬~5.10萬噸),約占世界總產量的1/5~1/4。其中仍以代石棉高強高模維綸為主,碳纖維及原絲,如:中復神鷹碳纖維有限公司與東華大學等合作創(chuàng)新,已建成T300級單線0.1萬噸以上規(guī)模生產線并投入批量生產。但是,目前項目仍存在同質化、規(guī)模小而散的問題,技術水平與發(fā)達國家相比差距較大。
為克服資源、能源、環(huán)境三大“瓶頸”,建議國家組織相關行業(yè)中具有系統(tǒng)工程和交叉學科組織管理經驗的專家,進行“頂層設計”,軍民融合,實現“官、產、學、研、用”集成創(chuàng)新。努力爭取在2015~2025年間,將中國從化纖第一生產大國變成化纖新材料生產強國。
第一,確定將材料創(chuàng)新(輕型化、高分子化、復合化),特別是化纖新材料及其復合材料放在戰(zhàn)略性新興產業(yè)首位。新材料是高新技術發(fā)展的基礎和先導。2009年全球新材料產業(yè)總規(guī)模達到9980億美元,中國為5031億元,同比增長25%;w新材料是現代國防和先進制造業(yè)的基礎和先導,特別是先進纖維及復合材料支撐國防建設和戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展。中國科學院應用研究和發(fā)展局、中國科技信息研究院1994年編制的S-863軟課題研究報告《中國高技術發(fā)展的國內外環(huán)境》指出,上世紀90年代,美、日、德、俄、歐共體、韓國等發(fā)達國家和地區(qū),以及新加坡、巴西、中國臺灣等新興工業(yè)化國家和地區(qū),均將新材料列入國家新技術發(fā)展的首位。中國目前的新材料發(fā)展環(huán)境與上世紀90年代發(fā)達國家相當,可以借鑒他們的成功經驗。2008年,日本東麗公司擴大了波音 787型飛機“三明治”結構中的碳纖維復合材料應用比例,CFRF已占機身主結構的50%,鋁占20%,鈦15%,鋼10%,其他5%。CFRF和碳纖維CF用量分別達35噸/架和23噸/架,可使飛機比當今同尺寸的飛機節(jié)省多達20%的燃油,這意味著二氧化碳的排放量也會相應減少。同時,噪音足印比現有類似尺寸的飛機要小60%以上。我國湖南博云新材料股份有限公司(中南大學)研制成功的碳/碳復合材料已用于航空剎車副和火箭發(fā)動機噴管。
第二,將以農、林(草、海洋、沙漠種植)為原料的可再生生物質化工化纖、塑料放在與可再生能源同等重要的位置,著力發(fā)展循環(huán)經濟。是否發(fā)展轉基因品種在國內引發(fā)了長時間的爭議。在我看來,可以將轉基因玉米等作物進行深加工,作為原料發(fā)展生物質纖維及材料。我國是僅次于美國的第二大玉米生產國。2008年,美國3530萬公頃玉米作物(占世界62%)中的85%為轉基因作物。以美國杜邦公司為例,來自轉基因玉米原料的生物基1,3-丙二醇(PDO)發(fā)明獲2003年美國環(huán)境總署頒發(fā)的綠色化學總統(tǒng)獎。2006年杜邦投資1億美元商業(yè)化生產PDO。到2015年,該公司可再生資源聚合物Sorana(即新型聚酯PTT)等銷售收入計劃翻一番,達到80億美元。生物基聚酯比石油基可減少能耗30%,同時減少63%的CO2排放量。
長春大成集團建成22萬噸/年的生物基二元醇生產線屬世界首創(chuàng),其中乙二醇項目與東華大學合作開發(fā),有望取代半數石油基聚酯原料,并帶動玉米深加工產業(yè)的發(fā)展。江蘇中鱸科技、方圓化纖和泉州海天集團“洋為中用,自主開發(fā)”PTT合成突破中試、紡絲和后加工一條龍開發(fā),實現產業(yè)化。遼陽匯嘉改性PTT復合纖維自主研發(fā)成功,達到杜邦T400型PTT纖維水平。我國2008年11月已啟動轉基因生物新品種培養(yǎng)重大專項。為了促進相關產業(yè)的迅速發(fā)展,建議國家將“轉基因和生物育種專項技術”列入“十二五”國家戰(zhàn)略新興產業(yè)“現代農業(yè)(林業(yè))”重點推進發(fā)展。此外,綠色生物質聚乳酸(PLA)纖維和藍色海洋生物質海藻纖維也在加快產業(yè)化進程。
第三,將環(huán)境“末端”治理逐步提升到主動的“源頭”治理,發(fā)展綠色工藝技術及設備、綠色產品及品牌、綠色標識及標準、綠色GDP,并制定相應的法規(guī)。如取代CS2工藝,武漢大學“863”產學研合作的低溫溶劑法再生纖維素纖維項目和天津工業(yè)大學熔法腈綸等項目,應加大投入支持力度,早日促成中試、產業(yè)化并推廣應用,趕超世界先進水平。
(本文作者:李瑞 原化纖局高級工程師)