石墨烯纺织品的特点(6篇)
石墨烯纺织品的特点篇1
关键词:全球;石化产业;演进历程;演进机制;发展模式
中图分类号:TE68
文献标识码:A
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引言
作为重要的战略性基础原材料产业之一,石化产业在国民经济和国防安全领域的双重战略地位不言而喻。在现代经济和历史中,石化产业扮演着独一无二的角色,它对国家命运、军事发展、全球贸易战略以及国家之间的关系所产生的影响为其它行业所不能比拟。拥有强大而独立自主的石化产业,已经成为衡量大国经济和国防实力的重要标尺。受此影响,即便是在全球化进程空前加快的今天,石化产业仍具有很深的国家烙印,提高石化产业竞争力、实现石化产业安全已成为各国政府矢志不移的奋斗目标。
产业部门地理研究一直是经济地理学的重要领域之一,它从地理学的区域和综合视角出发,研究产业部门的地域分布的影响因素、形成与发展的规律和特点。石化产业作为重要的工业部门,一直受到各学科学者的重视,上世纪80年代,地理学家从工业地理学的视角对石化产业的空间布局和组织进行了一系列研究。但是,近年来,中国地理学界对工业地理学的关注重点转移到了产业集群、公司地理、跨国企业投资区位选择、高新技术产业的布局、制造业的地理集中或空间集聚等领域,对地理学过去长期关注的传统产业部门地理学的研究逐渐淡化。对中国这样的大国而言,微观尺度研究是必要的,但从宏观尺度研究产业发展和产业空间组织同样重要。有鉴于此,本文对全球石化产业的发展历程进行了梳理和回顾,在此基础上研究了全球石化产业的演进机制,提出了全球石化产业发展的模式,以期为我国石化产业的发展提供借鉴。
2全球石化产业演进历程及特征
2.1萌芽阶段
在当今社会,有机化学工业几乎等同于石油化学工业。然而,从产业门类上讲,石油化学工业属于有机化学工业的一部分。有机化学工业的生产原料来源众多,包括植物物质、蜜糖、煤炭和石油等。在石油化工产业真正诞生之前,很多化工产品的原料来源于其它物质,尤其是煤炭,而煤炭资源丰富、化学基础研究能力雄厚的德国则成为现代有机化工的发源地。
2.1.1早期有机化学工业——德国的霸主地位
19世纪20年代,以李比希为代表的德国科学家提出了有机化学理论,为现代化学工业奠定了理论基础。19世纪中期,纺织业的大发展对染料的巨大市场需求,为合成染料的发展提供了“需求拉动型”动力。1856年,德国科学家从煤焦油中提取出紫苯胺,使煤焦油迅速取代靛蓝等植物提取物,成为染料工业的主要原料。到1913年,德国合成染料的生产量已经占到全球的88%。20世纪初期,为了满足农业发展对肥料的迫切需求,“哈伯-博施”合成氨工艺的诞生,进一步奠定了德国在早期有机化工领域的霸主地位。
2.1.2合成材料的发展——美英的追赶
第一次世界大战使各国政府意识到德国对合成染料工业的绝对控制地位,以及它在化肥、炸药、药物生产等有机化学领域的领先优势,这促使美国和英国政府大力支持本国化学工业的发展,以追赶德国。1916年,在政府的资助下,英国染料公司成立。美国为保护本国的化学工业而采取的进口抑制政策,加上战时对炸药需求量的急剧增长,为杜邦、道化学和赫克力士等企业的早期发展提供了重要动力。
2.1.3从煤炭到石油——有机化工研发中心的转移
1940年以前,绝大多数合成材料以煤炭为原材料。德国煤炭资源丰富,而石油长期依赖进口,这决定了法本公司的技术开发以煤炭为基础。在英国,帝国化工认为煤炭作为有机化学原材料的地位不会改变,直到1943年,帝国化工还保持着“石油对化学工业不具吸引力”的观点。相比之下,美国油气资源丰富,炼油业发达,为现代石油化工的发展奠定了基础。因此,尽管欧洲化学公司主导了化工行业的主要产品,但是石油炼制业领域的工艺创新大都来自美国。其中,石油裂解工艺的创新与应用,使炼厂气逐渐替代煤焦油,成为现代化工的主要原料。随着原材料的变化,全球有机化工产业的研发中心逐渐由德国转移到美国。
2.2美国独霸阶段
2.2.1墨西哥湾的兴起
直到二战前夕,石油化工都很难称得上是一个产业,煤炭仍是绝大多数有机化工的原材料,大多数石油化工公司生产规模较小,空间分布处于分散状态,但一些先导企业已经将目光投向了墨西哥湾地区。受丰富而廉价的油气资源吸引,新泽西标准石油公司、壳牌、道化学和联合碳化先后在此落户,为后来石油化工行业在墨西哥湾地区的集聚埋下了伏笔。
二战的爆发加快了石化产业向墨西哥湾地区的集聚进程。与加利福尼亚及东北部沿海等传统炼油中心相比,休斯敦地区不易被空袭,出于国防安全的考虑,该区域成为战时美国石化产业的建设重心。1943年,政府出资修建了从德州通往中西部和东北部市场的原油和成品油管道,这强化了墨西哥湾区域的原材料优势,推动了炼油业和石油化工产业的飞速发展。
2.2.2石油化工产业的全面建立
二战期间,美国政府出资兴建了一大批生产合成橡胶的工厂,主要包括生产丁二烯和苯乙烯的工厂,以及生产最终产品的聚合体工厂。此外,美国还资助了古德伊尔和费尔斯通等橡胶使用企业更新生产设备,以适应合成橡胶的诸多特性。二战结束后,美国政府以极低的价格将国有工厂拍卖给它们,从而推动了战后美国石油化工产业的飞跃。
此外,战争需求迫使美国炼油业做出调整,产出重点由战前重视汽油转为重视燃料油、航空柴油、丁二烯、甲苯和其它芳香烃。其中,航空煤油等高辛烷值油品的巨大需求,推动了催化裂解工艺的发展。此外,1939年至1945年间,在政府直接资助和军方订单的刺激下,美国炼油能力增长了29%。炼油业的发展,加上催化裂解等炼油技术的进步,为石油化工提供了更加丰富的原材料。二战结束时,美国已经具备了相当大的化工原料产能。战争结束后,这些产能被迅速从军事用途转移到民用,使多家石油公司进入化工生产领域。
2.2.3战争与国际化工产业的力量平衡
1944年,盟军联合轰炸极大地破坏了德国有机化工的生产力。与盟军轰炸相比,战后国家分裂对德国化学工业的打击是致命的。作为战争赔款的一部分,苏联人将东德的化工设备整体拆除并搬到本国,到1948年,大约三分之一的东德化工产能被通过这种方式转移至苏联。类似的拆除与转移也发生在后来的西德,截止到1951年官方停止战争赔款时,667个工厂被从西德拆除转移。二战结束后,德国被迫工业裁军,合成汽油、合成橡胶与合成氨的生产被明令禁止,而其它基本化合物的产出不得高于1936年产出水平的40%。此外,法本公司被强制解散,使德国化学工业雪上加霜,在全球化工行业中的地位逐渐下降。相比之下,美国的地位日益提升。二战结束后,美国凭借资本优势,以高待遇为诱饵在全球范围内笼络科技精英,大批德国科学家和工程师加入美国国籍,为美国战后石化产业腾飞储备了大量人才。此外,通过占领德国的工厂和实验室,大量德国化工技术机密文件被运往华盛顿。最后,常规技术转移机制强化了技术扩散进程,而美国则成为德国专利技术的最大买家。至此,德国将自19世纪70年代以来在化学工业中的技术领先地位,拱手让给了美国。
2.2.4美国霸主地位的确立
二战是化学工业演进的重要转折点,美国超越了德国及欧洲,在化学工业的技术和产出方面,成为世界范围内无人企及的新霸主。1950年以前,美国几乎囊括了当时世界上所有的石油化工生产活动。
2.3西欧追赶阶段
2.3.1炼油能力急剧扩张
马歇尔计划的实施推动了欧洲炼油能力的扩张。1948至1955年问,欧洲炼油能力从1950万吨迅速提高到1.03亿吨,占全球的比重也从1940年的不足7%提高到1960年的16%。
2.3.2石化产业快速发展
炼油能力的扩张为石油化工提供了丰富的原材料,西欧石化产业获得了快速发展。1950年,西欧乙烯产能为1.4万吨,仅占全球总量的1.9%。到1960年,西欧乙烯产能迅速扩张到82万吨,占全球总量高达22.2%。同时,受战争拖累而元气大伤的德国化学工业,经过战后快速恢复重建,到1963就重新回到欧洲石油化工行业领先者的行列。
2.4生产全球扩散阶段
20世纪60年代初期,美国和西欧垄断了全球石化产业的大部分产能。据帝国化工(ICI)统计,1960年,美国与西欧的乙烯产能占全球总量的97.9%。1950年至1973年是美国和西欧石化产业发展的黄金时期。经过20多年的快速增长,美国与西欧的石化产业日趋成熟,国内市场逐渐饱和,产业发展速度缓慢下降。同时,随着日本及广大第三世界国家经济的快速发展,对石化产品的需求迅速增加。为抢占海外市场,大型跨国石化公司的对外直接投资行为,推动了石化产业的全球扩散进程。
2.4.1日本的崛起
20世纪30年代,在政府的支持下,多家大型化工企业迅速成长起来,奠定了日本石化产业的发展基础。二战后不久,日本与美国建立了战略伙伴关系,为其获取石化产业的先进技术提供了便利。日本早期石化产业相关技术的获取,几乎全部通过购买国外技术专利,而绝大部分专利来自美国。战后十年恢复重建,日本经济实力迅速提升,对石化产品的需求迅速增加,市场规模不断扩大。在技术、经济、市场等因素的综合作用下,日本成为继美国和西欧之后依托本国企业发展石化产业的第三个主体,而政府的干预加速了这一进程。20世纪60年代末,日本基本实现了石化产品的自给自足,随后迅速成长为主要的出口国之一。
2.4.2拉丁美洲的石化产业
20世纪60年代末期,在市场因素的作用下,跨国公司开始海外扩张进程。在地理位置与地缘政治的综合影响下,拉丁美洲成为跨国公司海外扩张的首选区域,而出口产品成为主要的扩张方式。然而,对于急于推进工业化进程的广大拉美国家,利用FDI发展本土石化产业被视为明智选择。为达到此目的,拉美国家实施了税收优惠、关税壁垒等旨在推动进口替代的各种政策措施。对跨国公司而言,一方面,东道国的高关税壁垒和进口限制,使其很难利用母国设备生产化工产品,然后出口至东道国市场;另一方面,东道国对FDI所采取的税收优惠政策,以及对其将盈利部分转到母国较少限制,对跨国公司直接投资东道国生产具有很大的吸引力。这些政策极大地推动了拉丁美洲石化产业的发展,截止到20世纪70年代早期,就已经有18到20家外国企业在拉丁美洲设立工厂,供应受保护的本地市场。
2.4.3东亚其他地区的石化产业
与拉丁美洲类似,东亚地区石化产业的发展也开始于进口替代,除日本之外,其它国家在发展时间上稍晚于拉美国家。产业发展初期,政府干预发挥了决定性作用。
在韩国第一个五年计划中,纺织业和炼油业被列为优先发展行业。一五期间,韩国首家炼油厂在蔚山建成投产,为后期石油化工的发展奠定了基础。为了利用炼油业产生的化工原料,生产纺织业等下游产业所需要的原材料,韩国在第二个五年计划开始将石化产业列为优先发展行业,并实施了相应的支持政策。由于缺少必要技术和资金,韩国政府积极鼓励FDI介入本国石化产业的发展,但前提是必须和国企或者本土私企合作,而政府通常要求占据半数以上的股份。到1980年,韩国基本实现了化工产品的自给自足。
中国台湾石化产业的发展历程与韩国类似。依托国有石油公司,台湾政府垄断了本土炼油业,为区内石油化工企业提供廉价的原材料,以避免其受到国际石脑油价格增长带来的冲击,进而维持石化产品的国际竞争力。亚太地区其它国家的发展历程与韩国和台湾大致相同,都是在进口替代战略的指引下,先发展炼油业等上游产业及纺织业等下游产业,后发展石化产业以填补上下游产业链环节上的空缺。
相对日本、韩国和中国台湾,中国大陆的石化产业起步较晚。日本侵华战争及后期苏联援助是新中国最初的石化产业技术来源,随后在中苏关系交恶、西方国家技术封锁、苏联解体等历史事件的影响下,中国大陆在依赖自主研发技术发展独立自主的石化产业的道路上步履艰辛。改革开放以来,中国大陆经济开始腾飞,纺织业等轻工业飞速发展,并迅速形成巨大出口能力,对石化产品的需求与日俱增。在巨大的市场需求驱动下,中国大陆石化产业进入持续快速增长阶段。
2.4.4中东地区的石化产业
从20世纪70年代末开始,在原材料优势和政府干预的综合作用下,北非与中东地区石化产业逐渐兴起。与拉丁美洲满足本国需求的市场定位不同,两大区域的石化产业从创建之初就是以出口为导向的。在这两个区域,根据其利用天然气的成分不同,石化产业的发展可以分成两种类型。一是利用甲烷生产氮肥,二是利用乙烯生产化工产品。石油危机之前,化肥产业是石化产业发展的主要模式。石油危机之后,以乙烯为原料的石油化工迅速发展起来。1978年,阿尔及利亚建立了OPEC成员国中首家乙烯基石油化工综合体,随后卡塔尔和沙特阿拉伯分别于1981年和1985年建立了自己的石油化工综合体。伊朗与伊拉克均从20世纪70年代末开始着手兴建类似的综合体,然而两伊战争影响了两国石化产业的发展进程。经过十年的发展,中东与北非地区在石油化工产业的投资总量颇具规模,乙烯产能占全球的份额达到了5%,相比于10年前的几乎空白有了很大的提高。
3全球尺度的石化产业空间组织动因
3.1技术因子
技术创新是推动石化产业兴起并迅速发展的先导因素。一战之前,德国凭借有机化学领域的技术优势,登上全球有机化学工业的霸主之位。二战前后,在多种因素的综合作用下,化工技术由德国加速向美欧国家扩散。随着法本公司的被迫解体及战胜国的掠夺,德国有机化工元气大伤,而美国凭借二战时期积累的资本和技术实力,成为战后全球石油化工技术的研发中心。二战以后,有机化工原料由煤炭转为石油,依托国内发达的炼油业和战时化工技术的积累,美国一跃成为全球石化产业的霸主。20世纪50年代末,在美国战后政策的推动下,石油化工技术扩散到西欧,西欧石化产业发展开始加速。在美国和西欧等核心经济体中,技术垄断时间较短,技术延迟时间不长。然而,在从核心经济体向国家扩散的过程中,受地缘政治影响,技术延迟时间较长,大约在50年左右。从20世纪70年代末开始,技术已经不再是石化产业全球扩散的主要障碍。通过向美国和西欧国家购买石化技术,日本、拉丁美洲、亚太和中东地区的石化产业相继发展起来,推动了石化产业的全球扩散进程。
需要特别指出的是,传统的产业生命周期理论认为,随着技术及生产的全球扩散,产业在创新型先发国家逐渐衰落,转而在后发国家兴起(见图10)。然而,这种状况在石化产业的全球扩散进程中并未发生。在后发国家石化产能加速扩张的同时,先发国家的石化产业并未出现衰落迹象,反而有所增长或处于高位稳定状态(见图11)。究其原因,主要有以下三点:第一,石化产业作为战略性产业,其在产业安全及国防安全中的地位之高,使先发国家政府不能放弃该产业;第二,石化产业作为基础原材料产业,与整个国民经济体系保持着密切的产业联系,相关产业的兴衰及产品的更新换代都无法撼动其基础原材料的地位,反而进一步刺激石化产业的产品创新和技术创新,因此,经久不衰的市场需求和永不停止的创新活动共同促成了石化产业的长青;第三,石油基础化工原料和中间体等石化产品非常不适合远距离运输,受此影响,石化产业的全球分工体系始终不能像其它产业那么完善,这从客观上也导致了先发国家石化产业的稳定发展。
3.2市场因子
从全球尺度来看,石化产业的发展与国家的经济实力密切相关,石化产业全球空间扩散表现出明显的市场导向型模式。
一战之前,化肥和染料的市场需求,促进了德国早期有机化工的发展。二战前夕,德国出于战略层面的考虑,大力发展煤制油、合成塑料及橡胶等技术,由此对石油化工的诞生起到了间接推动作用。二战期间,珍珠港事件造成了橡胶短缺,直接催生了美国合成橡胶和现代石油化工产业。战后恢复重建时期,汽车制造业、纺织业和建筑行业的飞速发展,为石油化工产品提供了巨大的市场需求。此外,随着合成材料质量的提高和价格的降低,对天然材料的替代进程不断加快,使合成材料的产能在发展初期呈现指数增长。
在巨大利润的吸引下,石油公司和化学公司纷纷介入石化产业,竞争日益激烈。为获得价格竞争优势,各大企业纷纷扩大工厂规模,追求规模经济。急剧扩张的产能,需要足够的市场来消化。然而,经过20年的飞速发展,核心经济体国内市场基本饱和,产能出现严重过剩。同时,随着第三世界国家工业化进程的加快,纺织业等劳动密集型产业快速发展,为石化产品创造了巨大的市场需求。在这种情况下,跨国公司纷纷抢占国外市场,转移多余产能,由此推动了石化产业的全球扩散。在国家石化产业的发展进程中,市场规模的大小和经济发展阶段的高低,在很大程度上决定了各国石油化工产业发展时间的早晚。相比之下,日本、巴西、阿根廷、韩国等市场规模较大的国家,石化产业起步较早,发展效果较好。
3.3政策因子
石化产业作为影响国防安全的战略性产业,在其发展之初就受到各国政府的高度重视。此外,石化产业与上下游产业之间存在密切联系,其技术创新引领能力和产业发展带动能力很强,具备主导产业的一般特征,在现代经济体系中发挥着主导产业的作用,被公认为推动区域经济发展的核心产业。由于美欧等核心经济体和广大国家石化产业的发展历程不同,政府政策因素的表现方式也存在差异。
在核心经济体,政府干预主要体现在三个方面。第一,在石化产业发展早期,政府通过政策支持和财政资助,鼓励石化企业进行技术研发,保护本国石化产业免受外来冲击,提高本国石化企业的竞争力。第二,在石化产业快速发展阶段,凭借强大的军事和政治实力,通过外交手段为本国跨国企业的海外扩张保驾护航;第三,出于地缘政治的考虑,控制本国企业技术转移的方向,对友好国家进行技术援助,对潜在的敌对国家实施技术封锁。
相比之下,在广大国家中,政府干预主要体现在两个方面。第一,在进口替代政策和出口导向政策的指引下,通过贸易、税收等政策,迫使跨国公司在本国投资建厂,以获得必要的资本和技术,带动本土石化产业的发展;第二,通过成立国有石化企业,掌握本国石化产业命脉,推动区域工业化进程,带动区域经济发展。
3.4原材料因子
石化产业是以石油和天然气为原材料和燃料的能源密集型行业,其发展受到原材料可得性及价格的影响较大。在有机化工产业发展的早期,原材料主要是以煤炭为主,技术创新主要发生在欧洲,尤其是德国和英国。后来,原材料逐渐转变为天然气和炼厂气,石油化工的技术创新中心从欧洲逐渐转移到美国,化工原材料禀赋的差异是导致这一转移的主要原因。1940年,全球炼油能力的71%集中在北美洲,其中绝大部分集中在美国,而仅有7%分布在欧洲,这导致当美国以石油为原料大力发展有机化工时,欧洲仍然依赖于煤炭。
在石油危机之前,与技术、市场和政策因素相比,原材料对全球石化产业的空间扩散影响较小。随着1973年和1979年两次石油危机的到来,石油价格猛涨,使原材料成本成为影响石化产业发展的重要因素。根据美国1986-1987年对国内主要石化企业的一项调查显示,原材料及燃料价格不仅是影响它们当前竞争优势的最主要因素,而且在可见的未来也是最主要的因素之一。从20世纪70年代末开始,凭借原材料优势,北非与中东地区石化产业逐渐兴起。以沙特阿拉伯为代表的新的石化产业中心的出现,改变了世界石化产业空间格局。
3.5跨国公司因子
跨国公司在石化产业的发展进程中始终发挥着主导作用。在早期技术创新阶段,德国的法本公司及后来的巴斯夫、美国的杜邦和道化学、英国的帝国化工等跨国公司的贡献不可磨灭。在后期全球扩散阶段,跨国公司在很大程度上起到了将石化产业传播到世界各地的作用。此外,对于广大经济相对落后的发展中国家,本土社会资本难以支撑如此庞大投入,因此只能依赖于FDI或者政府出资。在市场和原材料因素的拉动下,跨国公司通过对外直接投资介入发展中国家的石化产业发展进程,不仅提供了必要的技术,还投入了大量资金,这无疑加快了相关国家的石化产业发展进程,进而推动了石化产业的全球扩散进程。
跨国公司主导下的石化产业全球扩散分为三个阶段,即产品出口阶段、初级FDI阶段和高级FDI阶段。在产品出口阶段,东道国经济发展水平较低,石化产品市场需求较小,跨国公司将在东道国开采的石油运回母国,经加工后再将油品及化工产品出口至东道国。随着东道国经济的发展和市场需求的扩大,政府开始通过提高贸易壁垒等方式发展本土石化产业。跨国公司为避开贸易壁垒,与东道国政府合资共建炼油厂,进入初级FDI阶段,跨国公司涉足东道国炼油业是该阶段的主要特征。随着东道国纺织业等下游产业的进一步发展,石化产品的市场需求开始剧增,东道国政府开始有意识的发展石油化工产业,贸易壁垒进一步增加。为保障市场份额、避开贸易壁垒,跨国公司与东道国一起建设石油化工厂,利用当地炼油业生产的原材料,生产初级石化产品供应本国市场,进入高级FDI阶段。然而,高级石化产品的生产技术仍垄断在跨国公司手中,其生产在母国进行然后出口至东道国。
3.6劳动力因子
在传统国际劳动分工理论中,劳动力是导致产业活动在全球以及国家层面发生空间转移的主要因子。然而,作为资本密集型行业,劳动力在石化产业成本体系中所占比重较小,这意味着那些推动某些产业向劳动力成本低廉地区转移的作用力,并不对石化产业产生重大影响。对规模经济的追求进一步强化了石化产业的资本密集特征,从而导致劳动力成本这一影响众多产业扩散的主导因素,并没有在石化产业的空间扩散进程中发挥同等的作用。广大国家石化产业的迅速崛起,不能简单的用劳动力成本低廉来解释。劳动力的比较优势推动了国际经济的快速增长,这反过来成为推动石化产业发展的重要动力,因为纺织业、塑料制品业等劳动密集型行业的快速发展需要石化产业为其提供支撑。因此,市场因素是这些地区的石化产业发展的根本动力,而不是劳动力。
4全球尺度的石化产业空间组织模式特征总结
在系统梳理全球石化产业空间组织的演进历程和机制后,我们发现,全球各国家和地区石化产业的发展模式存在较大差异,主要分为三种类型:以美欧等核心经济体为代表的“技术创新推动型”,以拉美和东亚地区为代表的“进口替代型”,和以中东北非地区为代表的“出口导向型”。
4.1技术创新推动型
该类型以美国和英国、德国等欧洲核心经济体为典型代表。在这些国家和地区的石化产业发展过程中,技术创新发挥了主导作用,并使其始终处于全球石化产业的产业链和价值链高端,而市场与技术创新的互动进一步促进了石化产业的发展,使其保持长盛不衰。在全球一体化和经济全球化的大背景下,核心经济体国家在保持高端技术的绝对垄断的前提下,将落后技术和成熟技术有选择性的输出到后发国家,使其发展本土石化产业,生产技术水平低、附加价值低、环境污染大的初级石化产品。然后,通过进口初级产品进行深加工获得附加价值较高的高端产品,并出口至后发国家,由此形成了石化产业的全球分工体系,并将后发国家锁定在产业链和价值链的低端。
4.2进口替代型
该类型以拉美和东亚地区为典型代表,在其石化产业的发展历程中,政府发挥了主导作用,此外,跨国公司也起到了非常重要的作用。进口替代型石化产业的发展历程基本可以划分为两大阶段:第一阶段,在当地政府的国家垄断控制下,石油勘探与开采业、炼油业等石化产业上游行业首先得到发展,同时依托廉价的劳动力,纺织业等下游劳动密集型轻工业作为第一阶段进口替代产业也获得较大发展,由于早期缺乏足够的资本和必要的技术,石油化工产业未能发展起来,主要产品依赖进口。第二阶段,本土石油化工产业的发展。随着下游纺织业发展引发的石化产品市场规模的不断扩大,以及上游炼油业发展带来的原材料保障度的提高,当地政府开始提高贸易壁垒,以市场为筹码与跨国公司进行谈判,迫使其提供必要的技术和资金,与当地政府共同发展当地石化产业。
4.3出口导向型
该类型以拉美和东亚地区为典型代表,在其石化产业的发展历程中,跨国公司和政府发挥了主导作用。在石化产业发展的早期,跨国公司在其母国的政治军事保护下,与东道国签订不平等的油田租赁协约,大肆掠夺原油资源。20世纪70年代,在民族运动的浪潮推动下,石油国有化运动席卷中东和北非,政府在民众的支持下,将油田收归国有,并以此为筹码与跨国公司谈判,迫使其提供必要的技术和全球营销支持。出口创汇、平衡区域发展是出口导向型国家发展石化产业的两大目标。受此影响,这些国家的石化产业不断向下游延伸,以提高油气资源的附加价值,发挥石化产业的产业增长极效应,推动区域发展,拉动当地就业。
5结论与启示
本文遵循归纳分析的总体研究框架,基于大量翔实的数据资料,系统研究了全球石化产业的演进历程、机制及发展模式。通过研究,形成如下主要观点和结论:
石墨烯纺织品的特点篇2
关键词:石墨烯产业化制约因素对策
石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,主要制备来源是石墨与甲烷。石墨烯是一种有着高强韧性的超薄材料,断裂强度较大,超过钢材200倍;弹性较好,拉伸幅度超过20%;导电性能优异。2004年,英国曼彻斯特大学盖姆教授和诺沃肖洛夫教授从原生石墨中成功制备单层晶体石墨烯,证实了石墨烯可以在自然环境中存在。两人因此发现获得2010年诺贝尔物理学奖。
由于有着诸多优异的物理性能,石墨烯被视为引领多项产业革命的关键材料。在移动设备、新能源电池、航空航天、生物医药等领域,都有着十分广阔的应用前景。目前,实验室研发的石墨烯聚合材料电池,其成本较传统锂电池降低77%,重量仅为传统电池的50%,储电量是市场现有最好产品的三倍。石墨烯聚合材料电池可以有效解决电动车远距离充电难题,充电8分钟即可使电动车行驶里程超过800公里。
一、石墨烯产业现状
(一)欧美发达国家石墨烯产业现状
近年来,美国、欧洲、日本、韩国等国家对石墨烯投入了大量人力财力,石墨烯相关扶持政策与产业化研究也提上议程。2013年1月,欧盟委员会将石墨烯列为未来新兴技术的支柱材料之一,拿出10亿欧元专项资金资助石墨烯制备与应用研究工作。英国专门建立石墨烯研究所,投资超过7000万英镑用于石墨烯项目研究,确保本国在石墨烯产业化领域处于相对领先水平。美国国家自然科学基金会资助了超过500项有关石墨烯的研究,重点包括石墨烯制备、石墨烯复合材料生产、存储器件开发和石墨烯生物传感器等方向。美国国防部与国防高级研究计划署也开展了多项石墨烯研究项目,以开发更轻更小、更快和更高频的电子器件为核心目的。
石墨烯产业化方面,欧美等国家也开始逐步部署一些项目。美国在俄亥俄州资助了一家纳米高科技企业开展石墨烯复合锂离子材料电池的商业化生产研究;硅谷也有不少企业获得资助开展高灵敏度石墨烯基质的NOx探查器研究。日本经济产业省支持国内高新技术企业开展超轻、高强度创新复合材料研究,并把重点放在碳纳米管和石墨烯商业化批量合成技术的研发与应用。
(二)我国石墨烯产业现状
我国石墨的储量、产量及出口量均居世界之首,其中石墨产量约占世界总产量的45%,在石墨烯的产业化进程中拥有一定优势。石墨烯研究刚刚起步之时,我国就重视对石墨烯研发的资金支持。2007年以来,国家自然科学基金会有关石墨烯的资助项目超过1000项,主要资助领域包括石墨烯制备、石墨烯负极材料可控研究、碳基纳米复合材料研究、高效石墨烯/半导体纳米结构异质节研究等。目前为止我国拥有全球超过三分之一的石墨烯研发专利,在石墨烯制备、性能研发等方面走在了世界前列。尤其是“十二五”期间,我国石墨烯材料及应用在技术研发、生产工艺等方面取得了重要突破,各领域应用效果逐步显现,石墨烯产业化步伐明显加快。2013年7月,在中国产学研合作促进会的支持下,多家机构共同发起成立中国石墨烯产业技术创新战略联盟,在无锡、常州、青岛、宁波和重庆各省市建立了多个石墨烯工业园。2015年12月,京津冀石墨烯产业发展联盟在北京正式成立,该联盟由中关村华清石墨烯产业技术创新联盟、东旭光电、清华大学、北京大学、中科院国家纳米研究中心、天津大学、河北工业大学等单位联合发起。
二、石墨烯产业化进程面临的问题
(一)大规模高质量石墨烯制备关键技术发展面临瓶颈
目前石墨烯的制备多以石墨为原料,主要制备方法包括机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉积法和化学氧气还原法等。其中机械剥离法成功率低,无法工业化生产;液相剥离法产品质量较高,但产出率非常低,无法大规模生产;化学气相沉积法制备成本较高,工艺复杂,所需设备价格昂贵;化学氧气还原法成本低廉且容易实现,成为制备石墨烯的最佳方法,可制备稳定的石墨烯悬浮液,但产业化制备易带来废液污染,且制备的石墨烯存在五元环、七元环等拓扑缺陷或―OH基团的结构缺陷,导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制。随着研发的深入,石墨烯制备方法取得重大创新,但低成本制备大面积、单层、高纯度石墨烯的技术和工艺仍不成熟,成为制约石墨烯规模化生产和商业化应用的瓶颈。
(二)石墨烯高附加值领域技术创新亟待突破
近五年来,石墨烯技术专利申请量呈现快速发展之势。截至2015年4月,全球石墨烯专利公开数量达13923项,我国石墨烯相关专利申请量占到全球专利数的1/3。然而专利申请多以低附加值产品为主,在半导体器件、触摸屏、传感器、生物医药等附加值较高的应用领域创新能力较弱,相关研究仍停留在实验室阶段。
随着我国石墨烯研发技术的深入发展,从近两年专利申请看,石墨烯制备技术创新、聚合物复合材料等领域的专利数占比越来越多。部分高附加值石墨烯专利申请的出现标志着我国石墨烯高附加值领域技术创新有了长足进步,但现阶段技术工艺仍然以实验室研发为主,产业化进程仍然前路漫漫。
(三)产业链上下游尚未打通
当前,我国石墨烯产业的上游资源企业往往以出口低品质的天然石墨矿为主,售价仅为几千元一吨;而高品质的石墨复合产品进口价格超过10万元一吨。由于目前石墨烯制备方法存在一定的缺陷,石墨烯产品性能不太稳定,价格也相对较高,下游企业多处于观望状态,导致石墨烯研发制备企业和下游应用企业脱节。此外,石墨烯产业标准尚未建立。对于石墨烯制备、质量等级划分、应用等方面仍然没有国家统一标准,导致石墨烯产业链条没有相对稳定的基准价格与基准品质。现阶段石墨烯产品最大的需求市场仍然是科研院校和少量生产厂商,企业规模偏小、研发投入不足,大部分企业仍无法找到稳定的商业模式和盈利模式。
三、我国石墨烯产业化发展建议
(一)加大对石墨烯关键技术和工艺的集中攻关突破
各科研院所与企业,包括中科院、华为集团等应加大投入进行石墨烯关键技术和工艺的集中攻关。在此基础上,设立专项基金,采用资金扶持、政策倾斜等办法,鼓励优势企业、科研院所等机构联合攻关,争取在瓶颈性技术方面实现快速突破。投入资金打造开放式工程实验平台,在社科基金立项、高层次人才工程选拔等方面给予倾斜,大力培养石墨烯领域人才,推进重点技术、关键工艺的攻关,打造我国新材料产业发展的旗舰品牌。
(二)加强促进石墨烯产业发展的创新环境建设
尽快建立适合我国产业创新发展、与国际接轨的石墨烯产业链标准体系。在石墨烯的制备、质量等级划分、应用等方面,尽快制定完善行业标准,掌握未来产业发展的制高点。进一步推进石墨烯产业关键技术知识产权保护体系建设,对于石墨烯产业相关的技术专利,要加快验收进度,着重提高技术创新质量,实现关键领域应用。与此同时,进一步加快研究石墨烯材料认证技术,提高质量性能、发展高端品种,对于高附加值产品与专利,要给予政策与资金扶持,促进高精尖石墨烯产品的产业化推广,以点带面带动石墨烯产业化进程。
(三)加强对石墨烯产业链上下游产业的投融资引导
在“十三五”规划建议的基础上,加强石墨烯产业发展的顶层布局。建立石墨烯产业发展国家规划,防止一窝蜂式的资源浪费。对于技术储备充足、资金力量雄厚的地区要重点扶持。在现有的石墨烯产业园基础上,通过鼓励社会资本投入,发挥税收、财政、专项资金、土地租房费用减免等引导调节作用,推进产业上下游协同创新,开展应用示范推广,弥补产业发展短板,提升我国石墨烯产业的全球竞争力。
参考文献:
[1]钱伯章.石墨烯材料制备技术与应用研究进展[J].石油和化工节能,2016(1)
[2]牛禄青.我国石墨烯产业化的历史机遇[J].新经济导刊,2014(10)
[3]工信部电子信息司召开石墨烯应用技术研讨会[J].电子世界,2016(2)
石墨烯纺织品的特点篇3
化解结构性矛盾
化纤行业是纺织业的上游产业,也是我国纺织工业的支柱产业。2000年后的10年间,我国化纤行业掀起投资热潮,盲目的产能扩张推动行业以超常规的速度发展。2011年末,行情陡然下滑,化纤需求明显下降,10多年快速扩张导致的结构性产能过剩,成为影响化纤行业健康发展的主要障碍。
2012年起,化纤行业积极主动调整。“粗放式、以产能扩张为主的发展模式已经难以为继,化纤行业必须控制产能放慢速度,着力转变发展模式,主动把握技术、品牌、生态等核心要素,有针对性地化解内在结构性矛盾。”端小平说。
“经过调整,尽管化纤产业规模仍呈现惯性增长,但增速已经明显回落。”端小平告诉记者,“十三五”期间,将进一步控制化纤产能,年均增速将保持在3.6%。
进一步减速,一是预计“十三五”期间我国纺织工业整体发展将会持续放缓;二是由于化纤行业前期发展过快,基数已经很大。“增速的降低是在原来远高于国际增速的基础上进行的调整。即便是3.6%,也将会略高于国际平均增速。”端小平说。
加强品牌建设
技术创新、产品创新、品牌建设等“软实力”正逐渐成为化纤行业和企业发展的重要驱动力。
化纤是技术密集型行业,是纺织业竞争力整体提升的重要支撑。深化基础学术研究,强化上下游联盟式发展,创新科技平台建设,成为我国化纤行业的必然选择。
作为首批36家科技部试点联盟之一,“化纤产业技术创新战略联盟”于2013年成为纺织业首家获评科技部A级的联盟,承担的“超仿棉合成纤维及其纺织品产业技术研发”课题,成功开发出高亲水仿棉聚酯纤维、吸湿速干仿棉聚酯纤维和易染色仿棉聚酯纤维三大系列产品,于去年7月通过科技部验收。
加强品牌建设是化纤行业实施创新驱动发展战略的有效途径。针对化纤产品远离终端消费市场这一特点,化纤协会创新性地开展了“中国纤维流行趋势研究与”。“这项活动的目的就是将目前中国最新的化纤新产品推荐给下游企业和终端消费者,提升中国纺织行业的整体水平和品牌价值。”端小平说。
2012年以来,来自103家纤维企业的271种纤维产品在中国纤维流行趋势活动中得到推介和展示,为新产品顺利进入市场、开拓下游用户渠道,打造了一个切实有效的平台。
开拓增长空间
“‘十三五’期间,我国纺织工业增长的主要动力将是化纤行业,而化纤的增长部分将主要由产业用纺织品拉动。”中国纺织工业联合会副会长高勇表示,高性能纤维将迎来最重要的发展机遇期。
国内外专家为化纤行业打开新的增长空间指明了方向:智能、绿色、高性能。
石墨烯纺织品的特点篇4
中的注意事项还对涂料市场进行了展望。
关键词:聚乙烯蜡,微粉蜡,涂料,应用,展望
引言
在聚乙烯生产过程中,会产生少量的低聚物即低相对分子质量聚乙烯,又称高分子蜡简称聚乙烯蜡。因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到应泛的应用。正常生产中,这部分蜡作为一种添加剂可直接加到聚烯烃加工中,它可以增加产品的光译和加工性能。高分子蜡是炸药良好的钝感剂,同时也可作塑料、颜料的分散剂,瓦楞纸防潮剂,热熔粘合剂及地蜡,汽车美容蜡等。
高分子蜡是一种无毒、无味、无腐蚀、白色或略带微黄的固体,相对分子质量为1800-8000。具有良好的化学稳定性,在室温下抗温性、耐药性和电气性优异,应用范围比较广,可作为氯化聚乙烯的原料、塑料的改性剂,纺织品的涂布剂以及改善原油和燃料油粘性的添加剂。[1-2]
国外低相对分子质量聚乙烯的应用很广,需求量较大。日本每年生产约3000t,售价比普通的树脂高一倍左右。国内虽然启步较晚但需求量也在逐年增加,主要生产厂家有上海金山,南京扬子和北京化工大学等。
高分子蜡在涂料中的应用及作用机理
涂料用蜡主要以添加剂的形式加入,蜡类添加剂一般以水乳液形式存在,最初是用于改善涂膜的表面防扩性能。主要包括提高涂膜的平滑性、抗划性以及改善防水性。此外,它还可以影响涂料的流变性能,它的加入可以使金属闪光漆中铝粉这类的固体颗粒的取向变得均匀。在无光漆中它可以作为消光剂,根据其粒径和粒径分布,蜡类添加剂的消光效力也各不相同。因此,蜡添加剂即有适于有光漆的也有适用于无光漆的。微晶化改性聚乙烯蜡,可用于改善水性工业涂料的表面性质。如Ffka-906,加入后平滑性、抗粘连性、抗划伤性及消光作用都有加强,而且可以有效抑制颜料沉淀。添加量为0.25%-2.0%。[8]
1应用方式
蜡的使用方法常见的有四种:
1、熔融法:以溶剂在密闭、高压的容器下加热熔融,然后在适当的冷却
条件下出料,获得成品;缺点是质量不易控制,操作成本高且危险,同时某些蜡并不适用这种方法。
2、乳化法:可得又细又圆的粒子,适用于水性系统,但所加入的表面活性剂会对涂膜的耐水性造成影响。
3、分散法:将蜡加入树蜡/溶液中,利用球磨机、滚筒或其他分散设备分散;缺点是难获得高质量的产品,且成本高。
4、微粉化法:微粉化的方式可采用喷射微粉机(Jet-Microniser)或微粉/分级机(Microniser/Classifier)生产工艺,即是利用粗腊在高速状态下相互间激烈碰撞后逐渐碎裂成微粒状,然后再由离心离心力作用,在失重下被吹逸出来收集而得。此为目前应用最多的制造方法。
虽然蜡的使用方法颇多,但仍以微粉化蜡为最多,而市面上微粉化腊的种类繁多,且各制造厂家生产工艺也均有差异,使得各厂微粉化蜡的粒径分布,相对分子质量、密度、熔点、硬度等性质均有些差异。
聚乙烯蜡的制造,一般有高压、低压聚合法;其中高压法的制得的聚乙烯蜡带支链,密度与熔融温度均较低,而低压法则可制得直链的低比重的腊;PE腊有各种不同的密度,例如同为低压法制得的非极性PE蜡而言,通常低密度者(低支链、高结晶度)较坚硬,有较佳的耐磨损及抗创痕性,但在滑性及降低摩擦系数上则稍差。[3]
2蜡在涂料中的特点与机理
蜡的种类繁多,而其展现在涂膜的形态我们大致可分成下列三种:
1、起霜效果:例如选用的蜡的熔点低于烘烤温度时,由于蜡在烘烤时熔
融成液态,成膜冷却后,即在涂面上形成似霜的薄层。
2、球轴效果:此效应在于蜡由其本身的粒径大小与涂层膜厚相近,甚至大一些,而显露在外,使得腊的耐刮、防擦伤性能可以显现。
3、漂浮效应:不论蜡的粒子形态,蜡在成膜过程中漂移至涂膜表面均匀的分散开来,使得涂膜最上层有蜡的保护,显现蜡的特点。
3蜡在涂膜中所提供的特点
1、耐磨、防刮伤、防擦伤:蜡分布在涂膜中借此保护涂膜、防止刮伤、
擦伤并提供耐磨损性;譬如集装箱涂料、木器涂料、装饰涂料等均需此功能。
2、控制磨擦系数:通常利用它的低摩擦系数,提供涂膜优异的滑度,同时因不同种类的蜡而有特殊丝绸柔和的触感。
3、耐化学品性:由于蜡的安定性而能赋予涂膜更佳的耐水,耐盐水喷雾等性能。
4、防止贴合:避免涂装物或被印刷物有回粘、贴合现象。
5、控制光泽度:选择适当的蜡,依不同添加量而有不同的消光效果。
6、防止二氧化硅等硬结沉积,增加涂料储存安定性。
7、防止金属刮痕(AntiMetalMarking):尤其在印罐涂料,除了提供良好的加工性,更可以起到保护印罐储存物的储存安定。
2、聚乙烯微粉蜡的研究
微粉技术是近10年发展起来的一项高新技术,一般把粒径小于0.5μm的粒子称为超微粒子20μm以下的称为微粒子,超微粒子的集合体称为超微粉体。
高分子微粒制备主要有了3种途径:一是由粗粒子出发,用机械粉碎法,蒸发棗凝缩法和熔融法等物理的方法;二是利用化学试剂的作用,使形成的各种分散状态的分子逐渐长成期望大小的微粒,可分为溶解和乳化两种分散方法;三是直接调节聚合或降解制备。如PMMA微粉、可控分子量PP、分散聚合制备PS微粒子、热裂解成辐射裂解制PTF微粉。我们在国内首先制备出PWEax微粉,经上海市粉体工程中试基地测定达到国外同类产品先进水平。主要工艺过程是物理方法。[4]
1PEWax微粉的应用
涂料用聚乙烯蜡可以制备高光泽溶剂性涂料水性涂料、粉未涂料、
罐头涂料、UV固化、金属装饰涂料等,还可以作为纸板等日用防潮涂料。
(2)油墨、套印光油、打印油墨。PEWax可以用来制备凸版水性油墨,溶剂性凹版油墨,石印/胶印、油墨、套印光油等。
(3)化妆品、个人护理品。PEWax可以作为粉饼、防汗剂/祛臭剂原材料。
(4)卷材用微粉蜡。卷材用蜡有两个要求:即在提高涂膜表面滑度和硬度时,不能影响涂料的流平和对水的敏感性。
(5)热熔粘合剂。PEWax微粉可以制备烫印用热熔粘合剂。
(6)其它应用。PEWax还可以作铸压金属部件、发泡部件的隔离剂、橡塑片材、管材添加剂,还可以用作紫油流变改性剂和电流变体,也可以作为母料的载体和剂。
2.2改性聚乙烯蜡的发展
我们在20世纪90年代初进行了低相对分子质量聚乙烯蜡的改性工作,关于羧化,接枝也有不少报道。国外申请专利的有德国、法国、波兰、日本。国内也申请了两相相关专利。
从文献调研和市场分析看,聚乙烯蜡和改性聚乙烯蜡,特别是微粉化后将会有更长足的发展。
聚乙烯微粉蜡的表面效应、体积效应为在各新产品开发提供了优异的物理化学性能,为适应油墨、涂料、整理剂等各种领域要求也将有更多的系列超细微粉问世。[4]
3、对聚乙烯蜡在涂料工业中应用的调查
1中国涂料工业现状
我国涂料工业伴随着共和国的成长走过了50年不平凡的道路,特别是改
革开放20年来,随着经济建设和化学工业的迅速发展,涂料工业获得了长足发展。1992年我国涂料产量首次突破100万t达到105.84万t,1995年我国涂料产量增长到169.61万t为历史最高纪录。1999年涂料产量为115万t,2000年国内市场对涂料的总需求量达到190万t左右。
涂料的种类繁多,根据组分中的主要成膜物分类分为十类;根据含有或下含颜料可分为清漆和色漆,基本品种有底漆、面漆、腻子等。我国涂料的生产基本能满足国民经济各部门发展的需要产量已位居世界第四。
目前我国生产的涂料产品有18大类,近千个花色品种,在六五和七五计划期间,调整产品结构,限制油基漆的生产,大力发展合成树脂漆,使涂料结构发生了根本的变化。合成树脂漆占涂料总产量的比例由1980年的48%提高到了1990年的57%,1998年进一步提高到72%以上。
改革开放以后,随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,我国涂料的消费量一直稳步增长。而且逐渐向高档、无污染涂料方向发展。
聚乙烯蜡做为一种添加剂,主要应用在消光漆等高档涂料上,一般添加量为5%~6%。以微粉和乳液,用高速搅拌的方式加入。蜡在其它涂料中的添加量在0.25~2.0%。价格每吨在3万~5万元之间。
3.2聚乙烯蜡市场
由于技术水平的限制,国内的聚乙烯蜡在质量上与国外同类产品还有一定差距。所以造成了国外产品尽管价格较高仍占有很大一部分市场份额,大约在48%左右。这是由于制造厂家越来越注重质量,不再单纯的追求效益把产品质量和顾客满意放在第一位。
随着人们的生活水平提高,人们对涂料的要求也发生改变,越来越多的低档涂料被淘汰,美观实用的高中档涂料占据大部分市场。而蜡类添加剂的市场也日益扩大。
我国的聚乙烯蜡生产厂家只有加快技术改革,严把质量关,才能面对“入世”,才能占有更大的市场份额,才能把我们的产品推向世界。预计2001年我国的聚乙烯蜡市场在2200吨~2500砘左右。目前境外研究生产合成蜡的厂家有美国的allied、chemicakl,德国的hoechst、basf、beba、chen和Corporathon,日本的三样化成株式会社、日本的石油化学工业株式会社、日本的石油化学、日本的三菱化工、安源油脂、台湾的德谦。境内主要有上海金山石化、广州的金富德等其中研究成功并得到应用的主要合成蜡产品有脂蜡、酰胺蜡、聚乙烯脂肪酸调配蜡等。但其乳化性不理想,我国研究生产高质量的合成蜡有广阔的市场前景。[6]
4、结束语
高分子蜡已经发展成为一类新型的功能材料,有机高分子微粉的功能化也正成为研究热点,以高分子微粉的制备、应用及深度开发,必将开拓其更多的新性能、新应用,形成功能高分子及智能材料的新领域。
高分子蜡的优异性能为新产品开发提供了良好的物理化学性能,为适应油墨、涂料、整理剂等各种领域要求也将有更多的系列蜡问世。我国的高分子蜡工业也将走向世界。
参考文献
1、王生聚乙烯副产物中衡释剂和聚乙烯蜡的提取合成树脂及塑料
1996(3)15~16
2、姬月萍,张玉祥液相法制备微粉状高分子合成蜡研究火炸药学报
1999(3)70~72
3、郑晓霞,陈泽芳,郑光义等消迎春秋战国聚乙烯蜡的微波辐射
接枝反应研究合成树脂及塑料1998(15)17~19
4、李青山,邢凤兰,于天诗超细聚乙烯微粉蜡研究中国粉体技术
2000.6(5)5~6
5、宋冠秦稳步发展的中国涂料工业现代化工2000,20(1)11~14
6、中国涂料网,粉木涂料、涂装的现状及最新动向2001-3-10
7、中国涂料网,全球涂料市场展望,2001-3-10
石墨烯纺织品的特点篇5
中的注重事项还对涂料市场进行了展望。
摘要:聚乙烯蜡,微粉蜡,涂料,应用,展望
引言
在聚乙烯生产过程中,会产生少量的低聚物即低相对分子质量聚乙烯,又称高分子蜡简称聚乙烯蜡。因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到应泛的应用。正常生产中,这部分蜡作为一种添加剂可直接加到聚烯烃加工中,它可以增加产品的光译和加工性能。高分子蜡是炸药良好的钝感剂,同时也可作塑料、颜料的分散剂,瓦楞纸防潮剂,热熔粘合剂及地蜡,汽车美容蜡等。
高分子蜡是一种无毒、无味、无腐蚀、白色或略带微黄的固体,相对分子质量为1800-8000。具有良好的化学稳定性,在室温下抗温性、耐药性和电气性优异,应用范围比较广,可作为氯化聚乙烯的原料、塑料的改性剂,纺织品的涂布剂以及改善原油和燃料油粘性的添加剂。[1-2
国外低相对分子质量聚乙烯的应用很广,需求量较大。日本每年生产约3000t,售价比普通的树脂高一倍左右。国内虽然启步较晚但需求量也在逐年增加,主要生产厂家有上海金山,南京扬子和北京化工大学等。
高分子蜡在涂料中的应用及功能机理
涂料用蜡主要以添加剂的形式加入,蜡类添加剂一般以水乳液形式存在,最初是用于改善涂膜的表面防扩性能。主要包括提高涂膜的平滑性、抗划性以及改善防水性。此外,它还可以影响涂料的流变性能,它的加入可以使金属闪光漆中铝粉这类的固体颗粒的取向变得均匀。在无光漆中它可以作为消光剂,根据其粒径和粒径分布,蜡类添加剂的消光效力也各不相同。因此,蜡添加剂即有适于有光漆的也有适用于无光漆的。微晶化改性聚乙烯蜡,可用于改善水性工业涂料的表面性质。如Ffka-906,加入后平滑性、抗粘连性、抗划伤性及消光功能都有加强,而且可以有效抑制颜料沉淀。添加量为0.25%-2.0%。[8
1应用方式
蜡的使用方法常见的有四种摘要:
1、熔融法摘要:以溶剂在密闭、高压的容器下加热熔融,然后在适当的冷却
条件下出料,获得成品;缺点是质量不易控制,操作成本高且危险,同时某些蜡并不适用这种方法。
2、乳化法摘要:可得又细又圆的粒子,适用于水性系统,但所加入的表面活性剂会对涂膜的耐水性造成影响。
3、分散法摘要:将蜡加入树蜡/溶液中,利用球磨机、滚筒或其他分散设备分散;缺点是难获得高质量的产品,且成本高。
4、微粉化法摘要:微粉化的方式可采用喷射微粉机(Jet-Microniser)或微粉/分级机(Microniser/Classifier)生产工艺,即是利用粗腊在高速状态下相互间激烈碰撞后逐渐碎裂成微粒状,然后再由离心离心力功能,在失重下被吹逸出来收集而得。此为目前应用最多的制造方法。
虽然蜡的使用方法颇多,但仍以微粉化蜡为最多,而市面上微粉化腊的种类繁多,且各制造厂家生产工艺也均有差异,使得各厂微粉化蜡的粒径分布,相对分子质量、密度、熔点、硬度等性质均有些差异。
聚乙烯蜡的制造,一般有高压、低压聚合法;其中高压法的制得的聚乙烯蜡带支链,密度和熔融温度均较低,而低压法则可制得直链的低比重的腊;PE腊有各种不同的密度,例如同为低压法制得的非极性PE蜡而言,通常低密度者(低支链、高结晶度)较坚硬,有较佳的耐磨损及抗创痕性,但在滑性及降低摩擦系数上则稍差。[3
2蜡在涂料中的特征和机理
蜡的种类繁多,而其展现在涂膜的形态我们大致可分成下列三种摘要:
1、起霜效果摘要:例如选用的蜡的熔点低于烘烤温度时,由于蜡在烘烤时熔
融成液态,成膜冷却后,即在涂面上形成似霜的薄层。
2、球轴效果摘要:此效应在于蜡由其本身的粒径大小和涂层膜厚相近,甚至大一些,而显露在外,使得腊的耐刮、防擦伤性能可以显现。
3、漂浮效应摘要:不论蜡的粒子形态,蜡在成膜过程中漂移至涂膜表面均匀的分散开来,使得涂膜最上层有蜡的保护,显现蜡的特征。
3蜡在涂膜中所提供的特征
1、耐磨、防刮伤、防擦伤摘要:蜡分布在涂膜中借此保护涂膜、防止刮伤、
擦伤并提供耐磨损性;譬如集装箱涂料、木器涂料、装饰涂料等均需此功能。
2、控制磨擦系数摘要:通常利用它的低摩擦系数,提供涂膜优异的滑度,同时因不同种类的蜡而有非凡丝绸柔和的触感。
3、耐化学品性摘要:由于蜡的安宁性而能赋予涂膜更佳的耐水,耐盐水喷雾等性能。
4、防止贴合摘要:避免涂装物或被印刷物有回粘、贴合现象。
5、控制光泽度摘要:选择适当的蜡,依不同添加量而有不同的消光效果。
6、防止二氧化硅等硬结沉积,增加涂料储存安宁性。
7、防止金属刮痕(AntiMetalMarking)摘要:尤其在印罐涂料,除了提供良好的加工性,更可以起到保护印罐储存物的储存安宁。
2、聚乙烯微粉蜡的探究
微粉技术是近10年发展起来的一项高新技术,一般把粒径小于0.5μm的粒子称为超微粒子20μm以下的称为微粒子,超微粒子的集合体称为超微粉体。
高分子微粒制备主要有了3种途径摘要:一是由粗粒子出发,用机械粉碎法,蒸发棗凝缩法和熔融法等物理的方法;二是利用化学试剂的功能,使形成的各种分散状态的分子逐渐长成期望大小的微粒,可分为溶解和乳化两种分散方法;三是直接调节聚合或降解制备。如PMMA微粉、可控分子量PP、分散聚合制备PS微粒子、热裂解成辐射裂解制PTF微粉。我们在国内首先制备出PWEax微粉,经上海市粉体工程中试基地测定达到国外同类产品先进水平。主要工艺过程是物理方法。[4
1PEWax微粉的应用
涂料用聚乙烯蜡可以制备高光泽溶剂性涂料水性涂料、粉未涂料、
罐头涂料、UV固化、金属装饰涂料等,还可以作为纸板等日用防潮涂料。
(2)油墨、套印光油、打印油墨。PEWax可以用来制备凸版水性油墨,溶剂性凹版油墨,石印/胶印、油墨、套印光油等。
(3)化妆品、个人护理品。PEWax可以作为粉饼、防汗剂/祛臭剂原材料。
(4)卷材用微粉蜡。卷材用蜡有两个要求摘要:即在提高涂膜表面滑度和硬度时,不能影响涂料的流平和对水的敏感性。
(5)热熔粘合剂。PEWax微粉可以制备烫印用热熔粘合剂。
(6)其它应用。PEWax还可以作铸压金属部件、发泡部件的隔离剂、橡塑片材、管材添加剂,还可以用作紫油流变改性剂和电流变体,也可以作为母料的载体和剂。
2.2改性聚乙烯蜡的发展
我们在20世纪90年代初进行了低相对分子质量聚乙烯蜡的改性工作,有关羧化,接枝也有不少报道。国外申请专利的有德国、法国、波兰、日本。国内也申请了两相相关专利。
从文献调研和市场分析看,聚乙烯蜡和改性聚乙烯蜡,非凡是微粉化后将会有更长足的发展。
聚乙烯微粉蜡的表面效应、体积效应为在各新产品开发提供了优异的物理化学性能,为适应油墨、涂料、整理剂等各种领域要求也将有更多的系列超细微粉问世。[4
3、对聚乙烯蜡在涂料工业中应用的调查
1中国涂料工业目前状况
我国涂料工业伴随着共和国的成长走过了50年不平凡的道路,非凡是改
革开放20年来,随着经济建设和化学工业的迅速发展,涂料工业获得了长足发展。1992年我国涂料产量首次突破100万t达到105.84万t,1995年我国涂料产量增长到169.61万t为历史最高纪录。1999年涂料产量为115万t,2000年国内市场对涂料的总需求量达到190万t左右。
涂料的种类繁多,根据组分中的主要成膜物分类分为十类;根据含有或下含颜料可分为清漆和色漆,基本品种有底漆、面漆、腻子等。我国涂料的生产基本能满足国民经济各部门发展的需要产量已位居世界第四。
目前我国生产的涂料产品有18大类,近千个花色品种,在六五和七五计划期间,调整产品结构,限制油基漆的生产,大力发展合成树脂漆,使涂料结构发生了根本的变化。合成树脂漆占涂料总产量的比例由1980年的48%提高到了1990年的57%,1998年进一步提高到72%以上。
改革开放以后,随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,我国涂料的消费量一直稳步增长。而且逐渐向高档、无污染涂料方向发展。
聚乙烯蜡做为一种添加剂,主要应用在消光漆等高档涂料上,一般添加量为5%~6%。以微粉和乳液,用高速搅拌的方式加入。蜡在其它涂料中的添加量在0.25~2.0%。价格每吨在3万~5万元之间。
3.2聚乙烯蜡市场
由于技术水平的限制,国内的聚乙烯蜡在质量上和国外同类产品还有一定差距。所以造成了国外产品尽管价格较高仍占有很大一部分市场份额,大约在48%左右。这是由于制造厂家越来越注重质量,不再单纯的追求效益把产品质量和顾客满足放在第一位。
随着人们的生活水平提高,人们对涂料的要求也发生改变,越来越多的低档涂料被淘汰,美观实用的高中档涂料占据大部分市场。而蜡类添加剂的市场也日益扩大。
我国的聚乙烯蜡生产厂家只有加快技术改革,严把质量关,才能面对“入世”,才能占有更大的市场份额,才能把我们的产品推向世界。预计2001年我国的聚乙烯蜡市场在2200吨~2500砘左右。目前境外探究生产合成蜡的厂家有美国的allied、chemicakl,德国的hoechst、basf、beba、chen和Corporathon,日本的三样化成株式会社、日本的石油化学工业株式会社、日本的石油化学、日本的三菱化工、安源油脂、台湾的德谦。境内主要有上海金山石化、广州的金富德等其中探究成功并得到应用的主要合成蜡产品有脂蜡、酰胺蜡、聚乙烯脂肪酸调配蜡等。但其乳化性不理想,我国探究生产高质量的合成蜡有广阔的市场前景。[6
4、结束语
石墨烯纺织品的特点篇6
台湾化学工业的发展可追溯到1898年清光绪年间设立的磷酸及硝酸工厂。日本殖民时期,岛内仅有一点最基本的化肥、氯碱、水泥、平板玻璃、炼油等工业,以满足战争和民生物资需要。台湾光复后,岛内出现许多民营小化工企业,主要生产化肥、农药、烧碱、硫酸、味精、樟脑油、日化产品、涂料、纺织用染剂及制药原料等与人民生活相关的产品。台当局又先后成立台碱公司与台肥公司,并重建高雄炼油设备,成立中国石油公司,(简称中油公司),在高雄原厂址设立炼油厂,负责石油与石油化学产品的产制工作,提供经济建设、工业发展所需化学产品与发电用燃料,基础化学工业开始兴起。
1957年,“中国”人造纤维公司(简称中纤公司)开始生产人造丝,台湾塑料公司(简称台塑公司)开始生产聚氯乙烯,为日后台湾化纤和塑料工业的发展奠定了基础。1959年,台湾中油公司嘉义溶剂厂开始生产苯、甲苯、二甲苯等基础石化产品,充分供应岛内的染整、农业、清洁剂、纺织、塑料等市场,满足了民生用品需求。由中油公司在高雄炼油厂内兴建的台湾省内第一套轻油裂解厂(简称“一轻”,年产乙烯5.4万吨)于1968年开始运转,提高了纺织、塑料、皮包、雨具、玩具出口制造业的原料自给率,不但让高雄成为台湾化学工业发展的重心,也建立起台湾化学工业在整体经济体系中的角色与地位。
上世纪70年代,台湾中油公司先后建成利用苗竹地区天然气作为原料的头份乙烷裂解装置(1973年建成,年产乙烯5.4万吨)、高雄“二轻”装置(1975年建成,年产乙烯23万吨)及“三轻”装置(年产乙烯23万吨),从而为岛内石化工业上游原料来源基本稳定,加之台湾当时低廉的工资,致使这一时期台湾劳动密集型工业(如纺织、服装、制鞋、塑料、橡胶制品业等)得以发展,并从进口替代逐步转化为出口扩张。
随着1984年和1994年“四轻”(年产乙烯38.5万吨)和“五轻”(年产乙烯40万吨)装置的相继建成,使得台湾乙烯年产能力达到近100万吨,不仅促成大批中间原料加工厂的相继建立,还进而带动了与石化工业相关的消费电子产品及电脑信息产品(如电脑、显示器、打印机、键盘、鼠标等塑料外壳)制造业的蓬勃发展,从而使台湾现代工业在整体上加速了发展进程。
以往台湾石化产业主要采取“逆向垂直整合”的方式,即先从下游加工产业开始,进口原料、加工生产、开拓市场,然后再逐步扩大延伸,直至发展成为上、中、下游配套的较为完整的生产体系。到上世纪90年代初,台湾石化工业产值位列世界第八,合成树脂、合成纤维原料和合成橡胶三大合成材料的年生产能力合计达600多万吨;人造纤维年产量将近200万吨,仅次于美国,其中聚酯长纤维产量将近70万吨,居世界首位。
由于“一轻”设备陈旧、头份乙烷裂解厂原料天然气产量日减而相继在1990年停产,使得各种石化原料自给率不断下降,长期供不应求,台塑企业集团负责人王永庆原准备在大陆厦门海沧地区建设新的石化厂,但遭到台当局的百般刁难和阻拦,后被迫改在台湾云林县麦寮乡动工兴建新的“六轻”项目。这是一项填海造地的巨大工程,占地260多公顷,前4期工程总共投资7000多亿元新台币,约合20多亿美元,2006年才基本完工。
“六轻”是台湾历史上最大的民间投资项目,共建成包括3座轻油裂解厂在内的80多座石化加工厂,建立起从原油进口、运输、冶炼、裂解、加工制造到成品油零售等一条龙的完整石化工业体系,年炼油能力为2310万吨,日炼油量超过50万桶,年产乙烯能力提高到280万吨,丙烯产能达到250万吨,主要石化产品规模跻身世界前五大企业,每年可创造8300亿元新台币的产值,成为与台湾新竹科学园区齐名的另一个台湾经济奇迹,甚至被称为台湾的“第二次工业革命”,实现了王永庆为之奋斗了20多年的“石化王国”梦想,此举也打破了长期以来台湾轻油裂解、炼油均由公营企业独占的格局。
石化原料行业现状
目前台湾石油化工上游原料行业(也称“石化本工业”,包括石油和煤炭化工制品业)共有50余家企业。从业人员达到3万以上,石化行业占据统治地位的厂商是中油公司、台塑集团、南亚塑料集团、李长荣化工集团、台湾聚丙烯公司、大太平洋石化公司、长春石化公司、联合石化公司以及台湾苯乙烯单体公司等。2013年行业年产值约2万多亿元新台币。
中下游化工行业(也称“石化依赖工业”,包括塑料、橡胶、化学制品、化学材料、无机材料、造纸、印刷业)约9000家,从业人员23万,化工行业规模前10大的企业包括台塑、胜一化工、三福化工、台肥公司、阿托科技、长兴化学、承德油脂、妙春实业、有郁实业、陆昌化工公司等,主要生产化纤、橡胶、塑料等应用材料;特用精细化学品行业包括橡胶、塑料添加剂、食品添加剂、电子工业用化学品、水处理剂以及农药、医药、染料、电子零组件、汽车零配件、光学仪器与功能性多层模制品等所需化工材料等,共有220余家,整体化工产值约为6万亿元新台币,仅次于电子信息制造业。
台湾石化原料有60%供应岛内市场,40%外销,而中国大陆是台湾石化原料最大的出口市场,约占80%。近年来,因岛内工资上涨、环保意识增强,以及中东、印度及中国大陆石化新产能迅速扩张、东盟贸易壁垒的压力等因素,导致台湾许多大型化工厂商感受到经营压力,特别是2008年全球金融风暴导致石化产业产值大幅萎缩,因此除了重视现有产品的生产和营销外,更积极寻求产业转型、走高值化之路,提出“质的提升在台湾,量的扩充在海外”的发展思路,纷纷开始国际化布局,将传统的通用型产品的生产逐步移向中国大陆、美国或东南亚国家,在岛内注重发展技术含量高、附加值大的关键化W原料及特用精细化学品,如光电与电子工业用精密材料、生技医药化学品等,并不断增加这方面的科研投入。
最近,台湾经济主管部门成立“石化产业高值化推动办公室”,组织实施“化工产业技术升级中程纲要计划”,希望通过组建研发中心、促成国际合作,以及引进技术与科技人才等,推动台湾石化业寻求转型,调整结构,到2022年石化产业附加值率从现在的平均15%提高到20%。
产业发展布局
为实现石化产业高值化发展目标,台当局提出了两岸布局规划和东盟布局规划。在两岸布局规划方面,一是将台湾未来欲发展的高值化石化产品及早列入ECFA清单中,打通未来高值化石化产品的销路;二是扩大ECFA效应,积极协助台商回流,ECFA签订后,在台生产的高值化石化产品仅负担运费,成本降低,且可有效保护生产技术,大幅降低技术管控风险;三是大部分高端材料的制造掌握在大陆台商手上,因此建议利用产业联盟合作方式,研发高科技产品材料,融入大陆台商供应链。
在东盟布局规划方面,由于东盟国家具有丰富的天然气、棕榈油、天然橡胶、原油等资源,且人口众多,市场潜力大,已经有较好的塑料加工、制鞋、纺织等产业基础,足以与台湾石化业形成良性分工协作,促进相关产业共同前行,因而强调聚集台湾资源,协助台商掌控东盟生产资料来源。
技术研发策略
为达成此目标,台湾工业主管部门特制定如下技术研发策略:以化工制程技术为专业核心,结合高分子技术、应用化学技术等应用,建立有机/无机混成特用化学品制程与纯化技术,应用至功能性塑料、橡胶母料及光电用化学原料等领域,积极开发高附加价值的产品;开发具有产业应用关联性广的高效能精密涂布技术,包括开发高精密印刷技术,可应用至复合防伪印刷、电子标签印刷与RFID印刷导电油墨研制等,促进印刷产业的高值化;建立光电化学品设计及特性预测技术,开发绿色环保产品及节能新技术,如开发透明导电高分子电致变色涂层,具有曲挠性、低耗电与质轻等特性;开发光电有机分子化学品,应用于开发白色平面光源,具有反应迅速、较低成本、可量产、可卷曲基板等优势功能;开发高效能阵列型纳米薄膜气体感测关键技术,可应用至食品工业、环境监测、医疗检验、生命科学等产业;开发功能选择性含氟薄膜制程,可应用于半导体光通讯产业与生医领域;建立纳米功能性化学品关键技术的开发,赋予光电产业或民生化工产品具有特殊特性,如透明、导电、抗静电、硬度、强度、延展,及催化剂反应自洁、抗污、抑菌等。
例如在功能性材料方面,台湾是全球螺丝螺帽生产重镇,其出口的金属扣件部分需要进行电镀及其他各种表面防腐处理。近年来欧美国家环保意识高涨,开始全面禁用含六价铬的防蚀处理剂,而长久以来用于木材防腐处理剂的铬化砷酸铜也被禁用,代之以铜、烷基铵化合物,而这种物质对金属制品的腐蚀性较高,因此台湾科技人员通过大量反复试验,最终研发出一种适用于三价铬钝化处理的金属高耐蚀性涂料,处理后的特殊金属扣件产品耐盐雾性可达2000小时。