“十五五”时期,全球化工新材料市场将保持增长态势,整体呈现高技术引领、新产品迭代、产业化扩张和需求面扩大等特点。预计我国化工新材料需求量年均增长率达到8%,到2027年,我国化工新材料产值将达到约1.8万亿元,产量约4700万吨,2030年产业自给率将提升至89%。
化工新材料作为关键战略材料的重要组成部分,承担着推动事关中国式现代化建设的关键行业任务。“十四五”期间,我国化工新材料产业发展迅猛,产业规模与供给能力实现突破。据中国石油和化学工业联合会数据,2024年全国化工新材料产值突破万亿元,达到1.37万亿元。2024年的产量、产值较2020年分别实现69%、85%的大幅增长,产品自给率提升10个百分点。
尽管如此,化工新材料仍是我国化学工业的“最大短板”,高端化工新材料仍依赖进口,自主供应率低。“十五五”时期,我国化工新材料产业进入从“规模优势”向“质量优势”跨越的关键期,既面临世界石化产业深度调整、我国战略性新兴产业加快发展和人民生活消费升级、国际技术变革加速演进等历史机遇,也面临外部环境波动、低碳转型、技术供给不足等挑战,产业发展要聚焦“补短板、提性能、促应用、聚前沿”四大核心方向,以国产替代与高端突破为核心,以关键技术攻关为抓手,深入实施创新驱动发展战略,提升化工新材料自给率,为制造业高质量发展与战略性新兴产业崛起筑牢材料根基。
一、化工新材料当前发展特征:需求与创新双轮驱动
一是下游新兴需求爆发。与其他新材料产业的发展规律相似,化工新材料产业的发展同样以需求为核心驱动。近年来,新能源汽车、电子信息、光伏、航空航天和储能等下游新兴产业对高性能、环保型化工新材料的需求爆发,叠加政策驱动,激发了企业研发与产能投入增长,推动全球化工新材料产业规模快速扩张,应用场景持续拓展。特别是我国作为全球最大的制造业基地和消费市场,内生需求旺盛。
二是技术迭代进程加快。在旺盛市场需求的拉动下,化工新材料产业规模持续扩大,技术创新能力不断增强,迭代更新速度显著加快。欧美日韩在特种工程塑料、高性能纤维等高端细分领域长期占据领先地位,我国则在高端聚烯烃、碳纤维等关键领域实现技术突破。新材料与人工智能、大数据深度融合,赋能化工新材料研发、生产全流程,推动研发范式和生产模式深刻变革。产业发展逐步实现从零散突破到体系化布局、从跟跑到适度超前的转变,产学研用协同构建“单体—聚合—装备—应用”联合创新体,研发到应用的周期大幅缩短,迭代更新速度呈指数级提升,成本大幅降低,生产效率显著提升。
三是多元化与多样化共生。多元化发展主要体现在三个方面:其一,原料多元化。涵盖石油、天然气、煤炭、天然矿石、人工合成物等传统原料,以及生物质等新型原料。其二,技术路线多元化。新能源和储能技术路线有化学电池、光伏、风电等不同路线,各领域又进一步细分,如电池技术又细分磷酸铁锂、三元、燃料电池等。其三,需求多元化。应用领域从传统行业向电子信息、新能源汽车、航空航天等新兴产业延伸,进一步拓展至脑机接口、人工智能、量子科技等未来产业,以及百姓健康、日常生活等领域。由于原料、应用领域、技术路线等多元化,促使化工新材料产品呈现多品种、小批量、定制化等多样化特征。
四是融合协同集聚生态加速构建。全球层面,受地缘政治和逆全球化等因素的影响,企业通过战略合作、并购重组整合资源,重构化工新材料产业供应链,打造全球性或区域性产业生态圈;国内已形成环渤海、长三角、珠三角三大综合性产业集聚区,亚太地区成为全球投资布局重心。从国内布局看,我国新材料产业呈现明显集聚发展态势,区域布局优化,产业链上下游协同发展,炼化一体化、上下游互供原料模式成熟,化工园区载体作用凸显,形成“龙头牵引+专精特新”的产业集群发展格局。从企业层面看,我国化工新材料产业构建起差异化、梯度化发展格局,外资企业和国内龙头企业组成第一梯队,国有企业和头部民营企业构成第二梯队,民营中小企业形成第三梯队,各类主体融合协同发展。
五是绿色智能转型提速。绿色化和智能化成为产业核心发展方向。绿色化方面,绿氢/绿电耦合、废旧材料资源化利用等技术加速应用,可降解材料、低碳化工品市场占比稳步提升;智能化方面,自修复材料等智能材料实现颠覆性应用,智能制造工厂在行业内的占比持续提高。
二、化工新材料未来趋势研判:在突破与重构中前行
一是产业规模和市场需求持续扩大。“十五五”时期,全球化工新材料市场将保持增长态势,整体呈现高技术引领、新产品迭代、产业化扩张和需求面扩大等特点。预计我国化工新材料需求量年均增长率将达到8%,到2027年,我国化工新材料产值将达到约1.8万亿元,产量约4700万吨,2030年产业自给率将提升至89%。
二是高端突破与短板制约并存。“十五五”时期,一批化工新材料共性关键技术将取得突破性进展,高端化工材料的供给水平将显著提升,甚至个别产品出现过剩,但是高端突破与短板并存的结构性矛盾将依然存在。有些技术和产品在短时间内难以取得显著成效,光学级、医用级等领域的高端化工新材料产品自我保障能力不足,关键原料、单体与精密聚合反应釜、高端检测仪器等装备、工艺包依赖进口的局面难以彻底扭转;基础研究投入不足,实验室成果转化率不高、核心专利受制于人;产品批次稳定性、分子量分布控制等工程化能力薄弱等短板依然会存在。
三是自主化与国产替代进程加快。“十五五”时期,技术突破和进口替代加速,产业链供应链自主可控仍将是我国化工新材料产业发展的重任。高端聚烯烃、特种工程塑料等领域“卡脖子”技术将实现突破,国产化进程加速推进,高端材料进口依赖度将大幅降低。电子化学品、高端膜材料等战略领域自主保障能力快速提升,2030年自给率进一步提高。关键战略材料从“实验室研发”到“规模化量产”的转化速度加快,与国际领先水平的差距进一步缩小。一批需求量大、应用面广、技术基础较好的化工新材料,如聚碳酸酯、聚甲醛、聚四氟乙烯、三元乙丙橡胶、高吸水树脂、碳纤维、全氟离子交换膜、锂电池用隔膜等,产品质量持续优化提升,品种和牌号不断丰富,国产材料性能不足、成本偏高等问题逐渐得到解决。一批前沿成果加速落地,如二维材料、超导材料将在电子、能源领域实现示范应用。
四是绿色低碳智能安全发展成为主流。绿色低碳智能安全理念贯穿化工新材料产业全生命周期,绿色化已成为全球产业的刚性约束和核心竞争力。氢冶金钢、二氧化碳基材料等环境友好型工艺得以快速发展,有效降低产业碳排放。全生命周期碳管理成为行业标配,生物制造、二氧化碳基材料等技术产业化,单位能耗降低,循环经济模式成熟。原料端,生物基替代、回收料高值化成为主流;生产端,通过工艺节能、绿电替代与清洁生产降碳;产品端,研发可循环/降解、高值长寿命品类,加快构建全链条回收循环体系。供给端,绿氢、绿电在化工材料生产流程中的耦合力度加大,通过流程再造等技术创新实现过程低碳化、绿色化;循环端,废旧高分子材料绿色资源化利用等技术推动循环经济高质量发展,为实现“双碳”目标提供有力支撑。
数字孪生、材料基因组技术缩短研发周期,全生命周期碳管理成标配。通过人工智能优化分子设计与配方,将传统试错法研究周期从数年缩短至数月甚至数周;数字孪生工厂则通过实时数据驱动,实现对聚合反应、工艺流程的精准预测、优化控制和预见性维护。
五是“蜜月式”产业承接模式将发生转变。随着我国化工新材料行业的快速崛起,与美日欧等传统发达国家和地区之间的“蜜月式”产业承接模式逐渐向更加复杂的竞争与合作并存格局转变,外资企业在华投资的底层逻辑开始重构。单纯以成本要素为核心的化工新材料国际分工模式已难以为继,自主安全、多元可控的供应链成为应对传统国际分工内系统性风险的重要方向,也将促进各本土企业的转型升级与自主突破。行业发展重心正逐渐向亚洲转移,但由发达国家主导的格局短期难以改变,我国在技术实力方面整体处于第二梯队,预计未来国际影响力将会进一步增强。
六是跨界融合发展成为常态。化工新材料与人工智能、生物制造、新能源等领域深度交叉,催生智能材料、仿生材料等新形态。与人工智能、智能制造等先进技术融合,推动产业研发、生产效能实现质的飞跃。
三、我国化工新材料重点发展方向
“十五五”时期,我国化工新材料创新发展将进入“引领型”“闯高端”的全新阶段,向高端化、绿色化、智能化和安全化方向迈进。
在高端化与高性能化方面:一是基础材料高性能化。通过高效催化材料、新型聚合工艺和功能改进等手段,推动聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等通用材料实现高端化,提升产品附加值。二是大宗材料高端化。“十五五”时期,大宗化工材料需以市场需求为导向,从“通用料主导”向“高端化、差异化”升级,重点提升茂金属聚乙烯(MPE)、聚烯烃弹性体(POE)、高性能聚碳酸酯、己二腈—尼龙产品系、卤化丁基橡胶等高端产品国产化率,尤其在医疗、新能源等高精度应用领域树立技术优势。三是关键战略材料补短板。大力发展以高端聚烯烃、各种合成橡胶、功能性膜材料等为代表的高性能材料,满足航空航天、电子信息等新兴领域发展需求。推动材料向高功能、高可靠性方向发展,如高纯靶材、光刻胶配套试剂等产品,满足半导体先进制程需求。聚焦战略性新兴产业和未来产业需求,优先选择产业安全急需、研发基础较好、市场潜力较大的高端领域,加快突破超高压聚乙烯绝缘电缆料、特种尼龙、可溶性聚四氟乙烯、渗透汽化膜、新型显示用光刻胶、全域可降解PBAT、固态电池材料等一批关键产品制备技术,提升化工新材料的自给率,确保产业链供应链安全和自主可控。聚焦高端聚烯烃、特种工程塑料(PEEK/PI)、电子化学品(光刻胶/高纯试剂)、高性能纤维/膜材料,攻克一批核心技术及对外依存度大、国外高度封锁的“卡脖子产品”(如大尺寸半导体硅片、集成电路高纯电子特气、ppt级湿电子化学品、EUV光刻胶等产品)。
在绿色低碳化方面:抓住绿色能源、产业绿色低碳化的战略机遇,促进产业自身的绿色低碳发展。聚焦生物基替代、回收料高值化、工艺节能与绿电替代,发展可降解/可循环材料,构建全链条回收体系,为绿色低碳发展提供材料支撑和保障。
在场景化创新应用方面:锚定新能源汽车、半导体、航空航天、医疗健康、低空经济等重点领域,提供“材料+解决方案”一体化服务,支撑轻量化、耐高温、高安全等应用需求。加强应用技术研究,深化材料企业与下游用户对接,增强企业专业化、小批量、定制化服务能力。加快材料改性、复合技术研发,大力发展“树脂—树脂”“树脂—纤维”“树脂—金属”等复合材料。用好新材料首批次应用保险补偿等政策,提高新型显示、集成电路、新能源汽车、大飞机等领域化工新材料的国产化水平。
在前瞻布局前沿新材料和未来材料方面:跟踪全球石化行业技术创新趋势,围绕人工智能、人形机器人、6G、量子科技等未来产业,重点推进人工皮肤、导电塑料、仿生合成橡胶、3D/4D打印材料等前沿化工新材料研发,抢占未来产业供应链话语权。人工智能领域,重点发展覆铜板(电子级玻纤、特种环氧树脂)、灌封胶、环氧塑封料、热界面材料、芯片粘结材料等复合材料;人形机器人领域,重点发展轻量化、灵巧手及电子皮肤相关的化工新材料,如聚醚醚酮、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚酰亚胺薄膜、环烯烃共聚物(COC)材料;低空经济领域,重点发展聚酰胺、聚碳酸酯、热塑性弹性体(TPE)、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维等材料。
在本质安全化方面:坚持安全发展底线思维,构建全生命周期本质安全、智能管控、合规闭环的安全保障体系,实现材料性能提升与安全发展的有机统一。研发阶段,开展材料危险性筛查,推广低毒/无毒原料替代高危物质(如生物基单体),强化分子级安全设计和功能化安全改性,优先选择本质安全技术路线,研发本质安全材料,从源头减少风险。生产阶段,推广连续化工艺、微化工技术、风险定量评估、“数字孪生+AI预警”“工业互联网+安全生产”等智能安全管控与预警技术手段,实现风险实时精准防控,打造“最小化风险单元”。应用与回收阶段,建立材料全生命周期追溯与回收体系,研发风险管控技术,推进材料可降解设计,完善危废资源化、无害化终端处理技术,实现全链条合规运营与应急处置。
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