當前,高分子材料正處于從發(fā)展壯大向產(chǎn)業(yè)成熟期過渡，并邁向產(chǎn)業(yè)中高端的關(guān)鍵時期。“十三五”期間，我國高分子材料將會迎來新的挑戰(zhàn)和機遇，在快速發(fā)展的同時，應該向復合型、高端型方向邁進，尤其要通過推進具有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的開發(fā)，推動高端高分子復合材料的產(chǎn)業(yè)化、新型化、功能化。
據(jù)統(tǒng)計，目前作為高分子材料典型代表的工程塑料，其產(chǎn)能的年均增長率為39.8%，其中聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)產(chǎn)能的復合年均增長率分別為116.5%、23.9%。但國內(nèi)特種工程塑料的產(chǎn)能、產(chǎn)量以及市場占有率都很小，原因是在上世紀特種工程塑料已被列為戰(zhàn)略物資，國外對我國實行禁運。
與傳統(tǒng)工程塑料相比，應用于航空航天等領(lǐng)域的高端工程塑料往往采用增強劑進一步增強。最常用的增強劑為玻璃纖維、碳纖維。由于玻纖韌性差，對基體材料只有增強作用，并存在制品中玻纖外露等弊端。碳纖維是航空材料中使用最廣泛的增強材料，需要經(jīng)過纖維表面處理、上漿等多道工序，國內(nèi)的工藝仍然不能生產(chǎn)品質(zhì)較好的產(chǎn)品。另外，國內(nèi)碳纖維的生產(chǎn)技術(shù)仍然較為落后，能夠應用于復合材料增強的碳纖維(一般需要T800以上)仍然需要進口，這也是制約我國更高端工程塑料發(fā)展的瓶頸之一。由此可見，我國高端聚合物材料的產(chǎn)業(yè)化勢在必行。
石墨烯的開發(fā)，為高端高分子復合材料的開發(fā)提供了新的途徑。石墨烯—高分子復合材料的制備工藝相對簡單，流程短、易實現(xiàn)，因此前景極為廣闊。自 2004年在實驗中從石墨中分離出石墨烯以來，主要發(fā)達國家紛紛掀起研究石墨烯的熱潮。2013年1月，歐盟委員會將石墨烯列為“未來新興技術(shù)旗艦項目” 之一，10年內(nèi)提供10億歐元資助，將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。IBM、蘋果、三星等巨頭分別成立了石墨烯專題組，將其作為未來產(chǎn)品柔性化、智能化的核心研發(fā)材料。可喜的是，我國的石墨烯研究由于起步較早，與發(fā)達國家的差距并不是很大。
目前，制約國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要因素就是石墨烯生產(chǎn)成本居高不下，原因在于生產(chǎn)石墨烯的原料——高端鱗片石墨的生產(chǎn)技術(shù)受到國外壟斷。因此，大力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)，從而帶動上游石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)高端石墨的國產(chǎn)化，對推動我國的科技與社會發(fā)展具有深遠的戰(zhàn)略意義。
國家在“十二五”規(guī)劃中明確將新材料列為重要的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，國家引導石墨烯產(chǎn)業(yè)成立了中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。與此同時，民間資本向石墨烯產(chǎn)業(yè)流動，產(chǎn)學研用構(gòu)架基本形成。為此，我國可以在石墨烯增強的高端工程塑料進行開發(fā)研究，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。首先圍繞石墨烯—高分子復合材料的基礎(chǔ)理論進行研究，闡明強韌化機理、界面性質(zhì)等。同時，根據(jù)復合材料的性質(zhì)，開發(fā)材料在不同領(lǐng)域的用途。加快石墨烯—高分子復合材料的產(chǎn)業(yè)化，在完成小試、中試的基礎(chǔ)上實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
同時，由于綠色環(huán)保、對人體無毒無害，且改性效果顯著，石墨烯能夠作為改性添加劑制備高分子功能材料，以改變目前高分子功能復合材料使用的添加劑或者助劑往往對環(huán)境不友好，或者對人體有毒副作用的現(xiàn)狀。例如目前廣泛使用的導電高分子材料，其中含有重金屬、防腐劑、增韌劑等，這些添加劑對人體都會產(chǎn)生危害。如果能夠結(jié)合石墨烯優(yōu)良的導電性能制備高分子導電功能材料，不僅降低了對環(huán)境的污染，也減少了對人體健康的危害。
因此，“十三五”期間，我們可以結(jié)合石墨烯特殊的光學、電學、熱力學性能來開發(fā)高端高分子復合材料。同時，發(fā)展高分子材料，需堅持以下幾個原則：
一是堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，加快以產(chǎn)學研為基礎(chǔ)，以產(chǎn)業(yè)化為目標，以企業(yè)為主體的創(chuàng)新體系建設(shè)，向“功能化、生態(tài)化、高端化”的高技術(shù)方向發(fā)展。二是堅持自主創(chuàng)新，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端高分子復合材料的新技術(shù)。同時，把提高性能和降低成本在首位，進一步提高要素配置效率和提升要素質(zhì)量，全面提高全要素生產(chǎn)率。三是堅持個性化、小批量、“私人訂制”，推動新型生產(chǎn)模式和新興業(yè)態(tài)的快速成長。四是堅持統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、規(guī)劃發(fā)展綜合資源市場和區(qū)位優(yōu)勢，推動行業(yè)有序、系統(tǒng)地發(fā)展，進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)區(qū)域布局。
總之，新常態(tài)下，在謀劃“十三五”規(guī)劃時，必須緊緊圍繞國民經(jīng)濟和社會發(fā)展重大需求，以加快高端高分子復合材料的轉(zhuǎn)型升級為重點，以提高高分子材料自主創(chuàng)新能力為核心，以新材料、新技術(shù)、新裝備和新產(chǎn)品為重點，大力實施高分子材料趕超戰(zhàn)略，努力縮小與發(fā)達國家差距，大力實施高端化戰(zhàn)略，全面提高高分子材料產(chǎn)業(yè)素質(zhì)。同時，加快完善創(chuàng)新體系建設(shè)，大力推進復合化、高端化深度融合，力爭在智能制造、數(shù)字制造、網(wǎng)絡制造上取得新的突破，為高分子復合材料進入世界先進國家行列打好基礎(chǔ)。
