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【中国制造·2025】先进基础材料路线图

微小网2019-01-10 11:33:58

先进基础材料是指具有优异性能、量大面广且“一材多用”的新材料,主要包括钢铁、有色、石化、建材、轻工、纺织等基础材料中的高端材料,对国民经济、国防军工建设起着基础支撑和保障作用。


本文选自《中国制造2025》重点领域技术路线图,该路线图是由国家制造强国建设战略咨询委员会组织编制。


需求


基础材料产业是实体经济不可或缺的发展基础,我国百余种基础材料产量已达世界第一,但大而不强,面临总体产能过剩、产品结构不合理、高端应用领域尚不能完全实现自给等三大突出问题,迫切需要发展高性能、差别化、功能化的先进基础材料,推动基础材料产业的转型升级和可持续发展。


目标


到2020年,基础材料产业总体规模得到有效控制,产业结构调整初见成效,先进基础材料总体实现自给,形成一定出口能力。


到2025年,产业结构调整显著,基础材料产品结构实现升级换代,国内市场占有率超过90%。


发展重点


1

【先进钢铁材料】先进制造基础零部件用钢

突破先进装备用高性能轴承、齿轮、工模具、弹簧、紧固件等用钢的材料、设计、制造及应用评价系列关键技术,高效节能电机、高端发动机、高速铁路、高端精密机床、高档汽车等先进装备用关键零部件用钢铁材料国内自给率2020年达到80%,2025年力争全面自给,关键零部件寿命提高1倍以上。

1

【先进钢铁材料】高性能海工钢

通过690MPa级低预热焊接特厚板及无缝管(100mm)以上、420-460MPa级可大线能量焊接厚板、R6级大规格锚链钢的研发、生产、应用技术和规范标准研究,实现工程化示范考核,满足我国400英尺以上自升式平台、重型导管架平台以及新一代半潜式平台对国产材料的迫切需求;高端海工钢的国内市场占有率从现在的不足50%提升到90%以上,采购成本较进口材料降低20%以上。

3

【先进钢铁材料】新型高强韧汽车钢

研发包括Q&P、δ-TRIP、中锰钢、TWIP及低Mn-TWIP钢等在内的新型超高强韧汽车用钢,强塑积达到20-50GPa%。

4

【先进钢铁材料】高速、重载轨道交通用钢

350km/h以上高断裂韧性、高疲劳性能车轮钢,30-40吨轴重重载货车车轮用钢,承载寿命2-4亿吨级快速重载铁路用钢轨,新型热处理贝氏体钢轨(抗拉强度≥1400MPa,延伸率≥10%)

5

【先进钢铁材料】新一代功能复合化建筑用钢

厚度100mm以上、屈服强度600-1000MPa、屈强比低于0.8-0.85、600℃时的屈服强度高于室温强度指标的2/3,弹性模量高于室温时75%以上。

6

【先进钢铁材料】超大输量油气管线用钢

X90/100超高强管线钢,以及33mm以上厚度规格X80级别管线钢。

7

【先进钢铁材料】轧制复合板

开发符合组坯工艺、高效焊接、在线固溶等轧制复合板关键技术、解决生产优质坯料厚度500-900mm的产出率低、能耗高技术难点,开发系列复合板产品,满足化工、海水淡化、能源等特种行业对材料的特殊要求。

8

【先进钢铁材料】特种装备用超高强度不锈钢

开发屈服强度1400-2200MPa、企业具有高抗应力浮士德高强不锈钢系列品种,满足航空、深海钻探、油田化工、特种船舶等行业。

9

【先进有色金属材料】高性能轻合金材料

研发650MPa级新型高强韧、低淬火敏感性、厚度200mm以上铝合金预拉伸板;研制≥700℃高温钛合金和1300MPa以上高强韧钛合金、直径≥Ф450mm超大规格棒材等。加工成材率提高10%。

10

【先进有色金属材料】功能元器件用有色金属关键配套材料

稀有稀贵及高纯金属在现有基础上纯度提高1-2N,注重材料的循环再生与高效利用,利用率提高10%;开发600mm以上高纯无氧铜压延铜箔等配套材料。

11

【先进石化材料】润滑油脂

注重基础油的开发与利用,加大对加氢基础油、GTL基础油、可生物降解等高档基础油在内的燃机油和液压油、汽轮机油、润滑脂等领域的应用;加大添加剂的开发与应用,针对新的环保法规提出的低硫、低磷、低灰分、低毒性、生物可降解、长寿命等特种性能要求的抗氧剂、粘度指数改进剂、清净分散剂、摩擦改进剂等添加剂产品进行分子设计、开发与应用。实现在液压油、工业齿轮油、透平油、润滑脂最常见工业润滑油脂的通用型产品的自主知识产权配方开发;开发高性能长寿命空间润滑剂产品。

12

【先进石化材料】高性能聚烯烃材料

突破高熔融指数聚丙烯、超高分子量聚乙烯、发泡聚丙烯、聚丁烯-1(PB)等工业化生产技术,实现规模应用。

13

【先进石化材料】聚氨酯树脂

重点发展环保型聚氨脂材料如水性聚氨酯材料,加快发展脂肪族异氰酸酯等原料。

14

【先进石化材料】氟硅树脂

重点发展聚偏氟乙烯、PET、其它氟树脂以及硅树脂、硅油等。

15

【先进石化材料】特种合成橡胶

重点发展异戊橡胶并配套发展异丁烯合成异戊二烯;发展硅橡胶、溶聚丁苯橡胶和稀土顺丁橡胶;发展卤化丁基、氢华丁腈等具有特殊性能的橡胶等。

16

【先进石化材料】生物基合成材料

重点突破生物基橡胶合成技术,生物基芳烃合成技术,生物基尼龙制备关键技术,新型生物基增塑剂合成及应用关键技术,生物基聚氨酯制备关键技术,生物基聚酯制备关键技术,生物法制备基础化工原料关键基础技术等。

17

【先进建筑材料】极端环境下重大工程用水泥基材料

满足水电工程的冲刷磨损、气蚀破坏混凝土,非贯穿裂缝、渗漏修补水泥基材料;满足海洋工程用高抗侵蚀低碳水泥基胶凝材料,超高强、高韧低碳水泥基复合材料;满足超低温海洋油田固井水泥制备技术,复杂地质环境下固井(高温、酸性气体侵蚀)自修复水泥基材料;满足轨道交通用道桥混凝土结构超快速修复水泥基材料。

18

【先进建筑材料】节能绿色结构-功能一体化建筑材料

固体废弃物在产品中利用率≥70%,产品抗压强度≥20MPa,抗折强度≥7MPa,面密度≤50kg/m2,并集保温、隔热、防水、防火、装饰于一体的结构-功能一体化建筑材料。

19

【先进建筑材料】环境友好型非金属矿物功能材料

开发渗透系数≤5.0×10-11m/s的防渗材料,难溶钾转化率≥80%及生防菌≥2.5×1013个/kg的土壤修复剂,悬浮物SS<30mg/L、COD<100mg/L的水处理剂,指定摩擦系数0.4±0.06的摩擦材料,导热系数≤0.05W/m•K的保温材料,氧指数≥35%的阻燃剂及高强石膏、高效冶金保护渣、高端石墨制品、高效催化剂、助滤剂、缓控释药物和化肥、高性能聚合物等典型新材料。

20

【先进轻工材料】生物基轻工材料

重点发展聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚对苯二甲酸二元醇酯(PET、PTT)、聚羟基烷酸(PHA)、聚酰胺(PA)等产品。PLA关键单体L-乳酸和D-乳酸的光学纯度达99.9%以上,成本下降20%;PBS关键单体生物基丁二酸、1,4-丁二醇提高生物转化率达5-10%;PTT关键单体1,3-丙二醇以木薯淀粉、甘油等非粮原料发酵生产,PTT纤维聚合纺丝实现产业化;PA关键单体戊二胺硫酸盐成品纯度高于99%,成本下降20%。

21

【先进轻工材料】工业生物催化剂

重点发展脂肪酶、脂肪氧合酶、葡萄糖氧化酶、天冬酰胺酶、氨基甲酸乙酯降解酶等食品工业用酶;漆酶、碱性木聚糖酶、角蛋白酶、胰蛋白酶、PVA降解酶等轻工纺织用酶;脂肪酶、氨基酸脱氨酶、天然产物糖基化酶和透明质酸酶等生物有机合成用酶。关键产品酶活在现有基础上提升100-300%;极端条件下(温度、PH)酶活达到或超过国外同类产品。

22

【先进轻工材料】特种工程塑料

重点发展基于热塑性聚酰亚胺(PI)工程塑料树脂、杂萘联苯型聚醚砜酮共聚树脂(PPESK)、高端氟塑料的加工成型的特种纤维、过滤材料、耐高温功能膜、高性能树脂基复合材料、耐高温绝缘材料、耐高温功能涂料、耐高温特种胶粘剂。热塑性聚酰亚胺工程塑料树脂,粘度0.38dL/g,Tg=230-310℃,Td5%>500℃,拉伸强度>100MPa,弯曲强度>150MP,成本<15万/吨;杂萘联苯型聚醚砜酮共聚树脂,Tg=263-305℃,拉伸强度90-122MPa,拉伸模量2.4-3.8GPa,体积电阻率3.8-4.8×1016Ω·cm,成本降低到PEEK的50-70%。高端氟塑料主要性能指标:超纯氟塑料制品:PTFE固体表现密度SSG≤2.147g/cm3,PTFE树脂拉伸强度>28MPa,伸长率>350%,绝缘强度>3.5KV/mil。满足SEMI标准中C12的要求;耐高低温氟材料功能膜、特种氟纤维及过滤产品:满足高端环保要求,PTFE树脂要求压缩比>3000,拉伸强度>28MPa,伸长率>360%;油气及化工流体输送用泵、阀门及管道用PVDF树脂要求密度1.75-1.77g/cm3,熔指0.5-2.0g/10min,熔点156-165℃,热分解温度≥390℃,含水率≤0.10%,玻璃化温度≤-35℃,脆化温度≤-62℃。

23

【先进纺织材料】高端产业用纺织品

2020年实现可吸收缝合线、血液透析材料的自主产业化,部分替代国外进口产品;满足热、生化、静电、辐射等功能防护要求;高温过滤、水过滤产品性能满足各应用领域要求;土工材料满足复杂地质环境施工要求。2025年,满足多功能复合防护要求,同时实现轻质、舒适和部分智能化,过滤产品寿命和稳定性进一步提升,实现低成本应用和智能化监测预警等功能结合。

24

【先进纺织材料】功能纺织新材料

2020年,阻燃极限氧指数﹥32,无熔滴,滴水扩散时间﹤1s,能耗降低20%。2025年高端产品基本实现自给。

25

【先进纺织材料】生物基化学纤维

2020年PTT纤维原料1,3-丙二醇纯度大于99.5%,成本控制在1.5万元/吨以下;聚乳酸耐热温度≥110℃,单体纯度≥99.9%,PLA纤维断裂强度大于3.5g/d,断裂伸长30%-35%。2025年PLA纤维生产成本接近PET生产成本。


战略支撑与保障


1.设立重大专项资金,重点支持产学研用创新联盟,加强新材料研发与先进制造紧密结合,开发和突破一批面向各基础材料行业转型升级的共性关键技术和重大应用技术。

2.对产业发展具有带动性或突出贡献的骨干企业或重大项目给予财政后补贴强力支持,关键人员给予重奖。

3.加强基础共性标准、关键技术标准和重点应用标准的研究制定;积极参与国际标准化工作。

4.建立第三方检测评价等公共服务平台、新材料技术成熟度评价体系和新材料产品认定体系,构建国家基础新材料数据库。


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