十大高新技术产业与石油化工的产业链关系

国家发展改革委员会和科学技术部共同发布的、引导高新技术产业发展的指导性文件《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》（以下简称指南），确定了当前应优先发展的电子信息、生物及医药、新型材料、先进制造、先进能源、先进环保和资源综合利用、航空航天、现代农业、现代交通以及建筑和包装等高技术产业。如何按照国家的产业政策导向，依托大庆的石油和石化优势，通过发展项目，形成特色主导产业，促进高新技术产业和我市经济全面发展，是大庆二次创业的关键问题。
    材料技术是高新技术产业发展的基石，在指南中石油和石化实质上包含在新型材料领域（化工新型材料），通过石化产业向下游深度延伸至其他产业上游，也就是为其他产业提供原材料（如图1所示），这样不仅促进其他产业的发展，而且提高石化产业的效益，因为越向下游发展，技术含量越高，附加值越高。本文剖析了十大高新技术产业与石油化工的产业链关系，希望对大庆高新技术产业的发展提供一些帮助和参考。
    1．电子信息
    从通讯、电子信息设备的外壳到内芯（元器件），再到传输介质（导线、电缆、光缆）都离不开聚合物和聚合物基复合材料。
    计算机、家用电器、办公设备、商用设备、通讯设备以及各种电器元件的壳体、内胆、结构和支撑件都是由聚合物材料或聚合物基复合材料制成的。聚合物也是应用广泛的电磁屏蔽、电子隐身和制造雷达天馈线的材料。
    电子信息行业广泛应用的多层印刷电路板是典型的聚合物基层压复合材料，它是用纤维增强树脂（如环氧树脂等）和铜箔层压复合而成。集成电路制造中必需的光刻胶、电子封装材料都是聚合物材料。用于录音机、录像机和计算机的录音（像）带、磁盘和光盘等的存储元件，是将粉末磁性材料均匀涂抹或将视频和音频信号转移到塑料基材表面上制成的信息记录产品。
    聚酰亚胺是制造液晶显示取向膜、负性相补偿膜、ITO底板等液晶显示器元件必不可少的原材料。
    随着塑料半导体技术发展得越来越成熟，塑料不仅制作电子产品的外壳，逐渐向电子产品的内芯延伸。从奥地利科学家首次采用聚苯乙烯等塑料制造成功的太阳能电池，到荷兰飞利浦公司推出的轻薄柔软的塑料计算机显示屏，再到IBM科学家一直在研究的利用有机材料与无机物的混合物来研制晶体管等，塑料半导体已逐渐深入到计算机、能源、电子产品等多个领域。塑料一直被认为是绝缘体，随着导电塑料的发明和利用，使塑料芯片逐步代替硅芯片成为可能，塑料芯片的价格仅为硅芯片的1％～10％，因极具市场竞争力而将成为未来极有发展潜力的新一代芯片。据预测，到2004年，全球塑料芯片行业的平均销售额将达到100亿美元。目前已有多家IT业巨头宣布成立塑料芯片的专门研发机构，例如IBM、朗讯、三菱、日立、施乐、飞利浦和Hoechet等公司。
    有机高分子磁体（OPM）制造的移动通讯天线、功率分配/合成器、脉冲振荡器、混频器、滤波器等电子器件已在通讯领域获得应用。通讯传输介质电缆和光缆的皮层和护套都是聚合物材料，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚苯乙烯（PS）为芯材、含氟聚合物为皮层的聚合物光导纤维已经使用。聚合物光纤比石英光纤柔韧性好，容易进行配列、粘结及研磨加工，适合于短距离传输，因而它有望取代目前接入网和入户中使用的带宽仅为几兆的双绞铜线和同轴电缆。中科院化学所已经建成聚合物光纤示范局域网，传输速率达100Mb/s。
    聚苯胺锂离子电池、聚吡咯和聚苯胺导电高分子电容器、聚苯亚乙烯高分子发光二极管、高分子晶体管、有机激光器等有机电子元器件正在逐步商业化。有机聚合物光折变材料具有加工容易、成本低、光折变因数高的优点，有机聚合物光折变器件在光存储、光计算、光通信器件和集成光学等领域应用前景广阔。
    2．生物及医药
    2.1生物医学高分子材料
    生物医学材料是用于诊断、治疗、修复、替换人体组织、器官，或增进其功能的高技术新材料。目前普遍应用的生物医学材料主要有20种，其中医用高分子材料12种，金属材料4种，陶瓷材料2种，其他2种。利用现有的生物医学材料，已开发应用的医用植入体、人工器官、药物和生物活性物质控释载体以及医用形状记忆材料等近300种。常用的医用高分子材料有：聚氯乙稀、聚乙烯－醋酸乙烯共聚物、氯乙稀－偏二氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚四氟乙烯和聚苯乙烯等，它们都是石化下游产品。
    人口老龄化、中青年创伤增加、整形和美容的兴起、高新技术的注入等是生物医学材料产业持续发展的主要因素。生物医学材料具有很高的附加值，其每公斤达1200～150000美元，而建筑材料仅为0.1~1.2美元，宇航材料也仅100～1200美元。生物医学材料能够挽救人的生命，提高人的生存质量。由于生物医学材料的显著经济效益和社会效益，世界各国都很重视生物医学材料产业的发展，纷纷加大投入，进行科研开发和产业化经营，其将成为不亚于信息产业和汽车产业的新的支柱产业。

   与国际市场上生物医学材料及制品的近300个品种相比，我国只能生产49个品种，产品大多数属中、低档，90％以上技术含量高的产品须进口，我国现代生物医学材料产业体系尚未形成。针对我国生物医学产业的发展现状，为了缩短与国际先进水平的差距，加快我国生物医学材料产业的发展，国家科技部出台了《生物医学工程产业化行动纲要》，作为“九五”医药三大工程之一，生物医学材料是《生物医学工程产业化行动纲要》中举足轻重的一部分，并且国家已将生物医学材料列为“十五”“二零一五”高技术产业化和科学发展规划的重点领域。
    2.2生物芯片
    生物芯片是将成千上万个与生命相关的信息分子集成到厘米见方的尼龙膜、玻璃片、硅胶晶片、微缩磁珠等载体上，从而达到一次试验同时检测多种疾病或分析多种生物样品的目的。生物芯片在基础研究、疾病诊断、医药开发、环境检测、农产品开发、法医学、人口健康检查等方面发挥重要作用。制造生物芯片的主要材料尼龙膜就是五大工程塑料之首。据《财富》预测，到2010年美国生物芯片的销售额可望突破400亿美元。
    2.3生物工程
    乳制品加工中的牛奶浓缩和乳清蛋白回收，豆制品加工中的植物蛋白回收，果汁的浓缩以及糖和酒的精制，酶（如蛋白酶、淀粉酶、葡萄糖氧化酶等）的精制，都离不开膜分离技术。膜酶反应器的出现，使贵重酶能多次反复使用并可连续化操作，降低生产成本，此装置也可用于细胞和单克隆体的培养。膜技术的关键是膜材料，大部分膜材料是聚合物材料。
    此外，用于某些疾病诊断的生物传感器和分子开关也是由有机材料制成的。
    3．航空航天
    聚合物基复合材料也称纤维增强塑料，是目前技术比较成熟且应用广泛的一类复合材料，它是用短切或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，以玻璃纤维作为增强相的聚合物基复合材料在世界范围内形成产业，在我国俗称玻璃钢。聚合物基复合材料是随着航空航天的需要而发展起来的，由于它具有比强度高、比刚度高、疲劳寿命长、损伤容限大、材料内阻尼高、可模压成型等优点，在航空航天领域的广泛应用，又推动了航空航天事业的发展。
    由于聚合物基复合材料在制造机翼、尾翼、舱门、方向舵、减速板、机身蒙皮、仪表盖板和环控系统、整流罩、雷达罩、直升机螺旋桨等飞机部件的应用，显著降低飞机的重量和生产成本，减少零部件数目，提高飞机性能和使用寿命。例如，金属螺旋桨桨叶的寿命一般不超过3000小时，而复合材料桨叶的寿命可达10000小时以上，甚至无限寿命。波音360直升机是世界上第一架全复合材料（除发动机外）的大型直升机，最新的波音777客机的复合材料用量达10吨。空中客车公司A310的复合材料原来达6吨以上，它还是第一架在主结构上采用复合材料并取得适航合格证的客机。美国“星舟”公务机是世界上第一架通过适航认证的全复合材料飞机。
    目前聚酯玻璃钢和环氧玻璃钢雷达罩在地面、车载、舰载雷达的应用取得明显的社会效益和巨大的经济效益。
    用碳/碳复合材料制造导弹弹头解决了弹头烧损问题。固体火箭发动机主要由复合材料制成，第一、二、三代燃烧室壳体分别由玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤（它们的强度和模量依次增加）维增强树脂复合材料制造，壳体内的绝热材料为芳纶纤维增强橡胶复合材料，喷管材料为碳/碳、碳/酚醛等复合材料或热解石墨。复合材料在整个固体火箭发动机质量中所占的比例越来越大，例如，美国飞马座火箭的三级固体火箭发动机采用的复合材料已占其质量的94％。
    碳纤维增强环氧树脂用于制造卫星本体结构、天线、太阳能电池阵、太空站，涤纶/酚醛树脂作为返回式卫星的隔热材料。此外，酚醛玻璃钢、碳/碳复合材料等在飞船、航天飞机、空天飞机等航天器的零部件中也获得广泛应用。
    高分子固-固相转变材料（PCM）在外界温度升高时，由晶态转为非晶态而吸收热量，当外界温度下降时发生逆转变而放出相同的热量，是非常有效的热能存贮和温度调控功能材料。这种材料已经用在人造卫星、航天仪器、军事武器系统的温度控制，如自动恒温的宇航服、自动控温的外壳和盖板、大功率电子元件的吸热池等。
    组成聚合物基复合材料的基体材料（如不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等）和增强材料（如芳纶纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维等）以及航空燃料都是石化下游产品。
    4．先进能源
    先进能源技术是指能源的转换和利用过程中无污染、可再生的、或者减少现在能源利用过程中的污染程度的技术。能源的种类有：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。近年来氢能的开发和利用受到格外关注。

    甲醇汽油和乙醇汽油是国家计委大力推广的清洁燃料，如能在汽油中添加10％体积的燃料乙醇，而这种产品又能够占领市场份额的25％～30％，那么每年就可以替代400万吨汽油，为国家节省外汇15亿美元。无论甲醇、乙醇，还是清洁汽油添加剂（如二甲醚、碳酸二甲酯），以及能高效地控制汽油机构件表面沉积物生成的汽油清净剂聚异丁烯胺等都是石化产品。
    近年核能、风能、太阳能、海洋能和地热能等清洁能源发展很快，聚合物基复合材料在这些能源领域都有应用。浓缩铀235是核电站的关键原料，从天然铀矿中分离出铀235的关键设备是高速旋转（800～900m/s）的离心机转筒，目前能满足转筒要求的材料只有碳纤维复合材料，同时具有良好的耐腐蚀性。玻璃钢在风力发电机的叶片上，玻璃钢和碳纤维复合材料在海洋温差发电和波力发电装置的管道、贮罐、转子叶片上，碳纤维复合材料在地热发电装置的冷却塔、蒸汽涡轮、气水分离器等上，碳纤维复合材料在太阳能发电的集热装置上和太阳能电池板上等都获得了广泛应用。美国曾经拟定一个在太空中建造一座全部由碳纤维复合材料制成的太阳能发电站规划。
    氢能被称为二十一世纪的新能源，但氢在存储、运输和使用过程中容易发生爆炸，所以利用氢能的关键是储氢材料。碳纳米管被认为是最有商业化前景的储氢材料，中科院的冷压碳纳米管块体的储氢能力达60kg/m3（单壁碳纳米管）和30kg/m3（多壁碳纳米管）。此外，碳纳米管也是超级电容器和锂离子电池电极材料。清华大学化工系率先实现碳纳米管的低成本、高质量、大批量生产，产量达每小时15公斤。最近日本东丽公司改良了催化剂，进一步提高了反应效率，大大降低了制造双壁碳纳米管的成本，预计2004年可进入大批量生产阶段。日本三菱化学公司应用制造碳纤维的技术，开发了大批量生产碳纳米管的技术。通常制造碳纳米管的原材料是油田气的主要成份烃气体。
    5．先进环保和资源综合利用
    用于水纯化（如苦咸水的淡化、海水淡化、饮用水的净化、半导体工业用的超纯水制造等）、污水处理和水中有用物质的回收（如电镀和电泳工业污水、含油污水、纺织污水、印相冲洗污水、制药污水、石化污水、生活污水）、气体分离（如合成氨尾气中回收氢、从天然气中分离氨、从煤气中分离硫化氢和二氧化碳、从烟道气中分离二氧化硫、纯氢和纯氧的制造等）、有机溶剂的渗透蒸发法脱水等的膜分离技术是二十世纪六十年代发展起来的新型分离技术，膜分离技术的核心部分是各种膜，如超过滤膜、微过滤膜、反渗透膜、电渗析膜、气体分离膜等，膜材料主要是聚合物，如纤维素、纤维素酯（醚）、乙烯基聚合物及其共聚物、聚酰胺、聚酯、芳香-杂环聚合物、聚砜类、离子型聚合物等。近年来膜材料的年增长率高达25～30％。
    环保工业中用到的离子交换树脂、吸附材料（如苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙稀酰胺、聚乙烯吡啶、活性碳纤维等）均是聚合物材料。
    水处理工业中的缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、絮凝剂等都是石化下游产品。
    6．先进制造
    许多先进制造工艺用的辅助材料都是石化产品，例如计算机集成制造系统（CIMS）、电火花加工等用的切削冷却液，快速原型制造（RPM）用的模型材料，激光加工（如激光焊接、激光切割、激光熔覆、激光淬火、激光合金化）用的吸收剂和粘结剂，模压成型的粘合剂和脱模剂，消失模铸造的芯材料以及焊接助剂等。
    近几年出现的先进成型工艺又促进了聚合物材料的应用，降低了生产成本，例如离心浇铸成型、反应注射成型、模腔转换成型、气辅注射成型、熔芯注射成型、多层共挤吹塑等。
    7．现代农业
    现代农业就是用现代科技、现代装备、现代生产方式和现代农业组织形式武装的现代产业。现代农业高技术通常是指生物技术、信息技术、航天技术、新材料技术、自动化工程技术、海洋技术和生态技术等在传统农业上的全面渗透和应用，引发农业和农村经济产生革命性变革的一系列高技术群。
    农药、化肥、除草剂和植物生长调节剂等石化下游产品是传统农业必不可少的农用生产资料。聚合物等新材料技术在农业中的广泛应用，使传统农业产生巨大变革，出现了反季节种植、工厂化生产、节水和旱作农业等新技术。
    现代农业需要大量的塑料制品，根据农业部的数据，到2005年农用地膜（包括可生物降解地膜）、棚膜、氨化膜、青贮膜、缠绕膜、塑料育苗容器、遮阳网、防虫田、捕捞网具、农产品贮藏保鲜材料、农药器械、泡沫塑料板材等农用塑料制品的需求量达300万吨/年。透明玻璃钢温室可比普通玻璃温室增产10～20％，玻璃钢粮仓、牛棚、鸡舍等取得了较好的应用效果。

    根据水利部门规划的节水灌溉工程，在“十五”期间，各种塑料节水器材如各类管材和管件、灌水器、喷头、防渗用薄膜、土工编制布等的需求量约为170万吨/年。
    旱作农业所需的抗旱保水剂是一种聚合物材料，近年来，国外一些发达国家利用聚丙烯酰胺高吸水性树脂进行大面积农田试验，结果每公顷土地施加100公斤高吸水性树脂，可节水50％，提高农作物产量20～70％。中科院长春应用化学研究所率先在我国开展了聚丙烯酰胺高吸水性树脂研究，他们先后合成出了5种适用的高吸水性树脂。这种高吸水性树脂遇水不溶解，能吸水至自身重量的几百倍至几千倍，并具有吸水和释水的可逆性；最长可维持8～10年，其解体后的产物仍是土壤的改良剂。并从中筛选出了种子包衣剂、沙地治理和缓释长效化肥专用的最佳高吸水性树脂，从而建立一套完整的干旱地区农业节水节肥综合技术。
    8．现代交通
    燃料油、沥青、石油树脂、塑料、橡胶、聚合物基复合材料和涂料等石化及其下游产品是现代交通产业（道路、配套设施、交通工具）必不可少的原材料。
    为了满足现代公路发展的要求，丁苯橡胶（SBR）等聚合物改性沥青的应用日益广泛。
    道路工程的功能聚合物材料已在欧洲、澳洲、非洲和亚洲营造了30余万公里的当地土道路，这种电离子土壤稳定剂（ISS）是石油树脂经磺酸化、烃基化后的水溶性产物，与土壤粒子进行离子交换反应，将当地土原位加固，由亲水性转变为憎水性，经ISS处理的路基土能耐水浸、耐磨、耐压，不再有凸凹不平、雨水泥泞、晴天扬尘和湿涨干缩等现象，是一种经济的道路材料。
    玻璃钢制造的高等级公路防撞护栏、防撞墩和隔离墩、防眩板、标志牌等交通辅助设施由于具有使用寿命长等优点而倍受青睐。
    随着现代交通事业的发展，我国每年需要大量用于制作道路标志的反光贴膜、反光涂料、反光油漆、反光油墨以及制作交警、护路和环卫工人专用服装的反光布、反光革、反光织带等，目前我国还不能生产高质量的反光膜，每年要向美国3M公司进口2000万美元的反光膜。
    汽车是塑料和橡胶的消费大户，1995年美国汽车平均用塑料为123.5公斤/辆，欧洲和日本的汽车平均用塑料与美国相当，随着汽车节能、轻量化的要求越来越高，汽车塑料的使用量不断增加。2000年我国汽车工业对各种塑料的需求量为40万吨，预计2010年我国的需求量为95万吨。汽车用塑料大多以塑料合金和复合材料（纤维增强塑料）的形式使用，单一塑料不能满足性能要求。工程塑料在汽车上的使用量日益增多，而通用塑料的使用量逐步下降。汽车中塑料件主要有内饰件（如仪表板、内门板、座椅、顶棚、吸音材料等）、外饰件（保险杠、车身材料和涂料、塑料玻璃、散热器格栅、挡泥板、侧防撞条、导流板、灯类等）、功能件（方向盘、燃油箱、发动机进气歧管、散热器水箱、脚踏板、汽缸罩、底盘塑料件等）。汽车中的橡胶件主要有轮胎、胶管、胶带、防振件等。
    碳纤维增强环氧树脂复合材料自行车具有轻质高强、耐震、使用寿命长等优点，目前世界上约有20多万辆碳纤维自行车，它是一种性能价格比高的高科技产品。
    9．建筑
    建筑业是国民经济的支柱产业之一，现代建筑业的发展方向是：改善施工条件，加快建设进度，降低成本，提高质量，节约能源，减少运输，保护耕地，保护环境和提高技术经济效益等。聚合物材料及聚合物基复合材料等新型建材的发展和应用，加速了建筑业现代化进程。
    聚合物材料广泛应用于结构建筑件（承重构件）和非结构建筑件（非承重配套设施）中。高效减水剂（或超塑化剂）是高性能混凝土必不可少的组成材料之一，日本在水灰比0.5的普通混凝土中掺入乙二醇醚衍生物和氨基醇的衍生物，混凝土可达超高耐久性（500年以上）且具有优异的耐酸性。橡胶乳夜、树脂乳夜、液体树脂、水溶性聚合物浸渍和改性的混凝土，碳纤维、合成纤维增强的混凝土，各种土工织物，轻质填土材料（如聚苯乙烯泡沫塑料）等在许多大型建筑物中发挥重要的作用。发达国家的混凝土90％以上使用水泥外加剂，而我国混凝土使用外加剂仅占百分之几，这些水泥外加剂大多是聚合物材料。
    高分子化学灌浆是把由单体或低聚物等组成的浆液灌如所需处理的部位，经聚合、交联等化学反应生成高聚物，使被处理的部位形成整体，达到防渗、堵漏和加固的目的，是一种对岩石、土体等介质进行原位加固的技术。现代化学灌浆技术已成功用于大坝、隧道、港口码头、地下建筑物、矿井、桥梁和房屋建设等的防水、地基加固、楼宇纠偏和水土保持等方面，成为解决一些疑难工程的有效技术手段。常用的环氧树脂类、甲级丙烯酸酯类、聚氨酯类等灌浆材料均是聚合物材料。

   在非结构建筑件中应用的液态和半固态的化学建材主要有涂料、胶粘剂、密封胶和防水材料等。固态化学建材主要有各种隔板、屋顶、活动房、塑料管材、塑料和玻璃钢门窗、家具、卫生洁具、隔热保温材料、给排水器件、装饰装修材料、建筑雕塑等。以上化学建材都是石化下游产品－－聚合物材料或聚合物基复合材料。化学建材的节能效益十分突出，其节能效益表现在节约生产能耗和使用能耗两个方面。以生产能耗计算，化学建材约为钢材和铝材生产能耗的1/2~1/4；以使用能耗计算，在相同的条件下，冬季玻璃钢门窗的室内温度比铝合金和钢窗的室内温度高2～3℃。特别值得一提的是，继木、钢、铝合金、塑钢之后的第五代玻璃钢门窗由于具有轻质高强、隔热保温、防水防腐、阻燃隔音、使用寿命长、长期光照不变形、外观美丽等优点，被誉为21世纪建筑门窗的“绿色产品”。
    国家化学建材领导小组相继出台了“关于加强我国化学建材生产和推广应用的若干意见”、“国家化学建材产业‘九五’计划和2010年发展规划纲要”、“关于加速化学建材推广应用和限制淘汰落后产品的规定”、“建筑节能‘九五’计划和2010年规划”等政策，大力推广使用化学节能建材，规定到2010年北方采暖地区城市建筑100％采用节能门窗，要求大力开发研制双玻、中空玻璃、塑钢、玻璃钢等多种保温节能窗。如果把我国非节能型门窗的40％改造成节能门窗，全国可节省煤炭1.56亿吨，同时少向大气排放灰尘7000万吨和大量有毒气体。
    10．包装
    由于我国纸张和黄麻资源缺乏，塑料作为主要包装材料是必然发展趋势。我国水泥和化肥产量均居世界首位，还有矿产品、化工产品、合成树脂、原盐、食糖、棉花等的包装；我国是粮食生产大国，特别是粮食销售小包装的盛行，这些大宗产品的包装需要大量的塑料。此外，食品、药品、饮料、调味料、糖果、乳制品、洗涤用品、化妆品、服装、电器等对复合膜、包装膜（包括可生物降解薄膜）、包装袋、绳、带、泡沫塑料、容器、周转箱等塑料制品有很大的需求，塑料包装材料的总需求量约为550万吨/年。
    综上所述，石油化工与高新技术产业一脉相承、息息相关。当今世界科技的发展趋势是各高新技术领域相互渗透、相互融合、协调发展。我们应抓住机遇，合理规划，制定鼓励发展石化下游产业的政策，充分利用大庆资源比较优势，深度延伸石化产业下游链条，为其他产业的发展奠定材料基础，从而全面带动高新技术产业发展。