วัสดุใหม่สำหรับอุตสาหกรรมเคมี: เรือบรรทุกสินค้าหลายร้อยลำเข้าร่วมแข่งขัน

ในกระบวนการพัฒนาอุตสาหกรรมน้ำมันและเคมีของประเทศจากระดับการผลิตขนาดใหญ่ไปสู่การผลิตคุณภาพสูง ผลลัพธ์เชิงนวัตกรรมในด้านวัสดุใหม่ที่มีอัตราการใช้งานต่ำและมีวิสาหกิจในประเทศน้อยได้ผุดขึ้นมาอย่างมากมาย และสถานการณ์ของวัสดุใหม่สองชนิด ได้แก่ โพลีโอเลฟินอีลาสโตเมอร์ (POE) เส้นใยคาร์บอน และพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ รวมถึงวัสดุใหม่อื่นๆ นั้นน่าตื่นเต้นมาก ในการประชุมแลกเปลี่ยนและจับคู่ผลงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ระหว่างสถาบันการศึกษาและภาคธุรกิจ ครั้งที่ 6 ของสมาคมอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและเคมีแห่งประเทศจีน ซึ่งจัดขึ้นที่เซี่ยงไฮ้เมื่อวันที่ 20 เมษายน นายหลัว ฉีหมิง รองผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และอุปกรณ์ของสมาคมปิโตรเคมีและเคมี ได้ทำการสำรวจ คัดกรอง และรวบรวมข้อมูล

วัตถุดิบอินทรีย์ที่สำคัญได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญ

อะดิโพไนไตรล์เป็นวัตถุดิบสำคัญของไนลอน 66 ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ผลิตได้ยากในทางเทคนิค จนถึงปัจจุบัน ตลาดผลิตภัณฑ์ถูกครอบงำโดยบริษัทอินวิสต้า แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเส้นใยเคมี พลาสติกวิศวกรรม และสาขาอื่นๆ ทำให้ขอบเขตการใช้งานของไนลอน 66 กว้างขวางมากขึ้น บริษัทในประเทศหลายแห่งได้ประสบความสำเร็จในการวิจัยและพัฒนาและการผลิตอะดิโพไนไตรล์ในระดับอุตสาหกรรม และเริ่มโครงการต่างๆ เกี่ยวกับอะดิโพไนไตรล์แล้ว

ลั่ว ฉีหมิง กล่าวว่า มีเส้นทางทางเทคนิคหลักสองเส้นทางในการวิจัยและพัฒนาอะดิปไดไนไตรล์ในประเทศ ได้แก่ วิธีการใช้กรดอะดิปไดนิก และวิธีการใช้บิวทาไดอีน

กลุ่มบริษัทฉงชิง ฮวาเฟิง กำลังก่อสร้างโรงงานผลิตอะดิปดินิไตรล์ขนาด 200,000 ตัน โดยต่อยอดจากโรงงานผลิตอะดิปดินิไตรล์ขนาด 100,000 ตัน ที่คาดว่าจะแล้วเสร็จในปี 2020 โดยใช้กระบวนการผลิตกรดอะดิปดินิก

กระบวนการผลิตบิวทาไดอีนเป็นเทคโนโลยีที่บริษัทอินวิสต้าใช้เช่นกัน ซึ่งมีข้อดีคือ กระบวนการผลิตสั้น ต้นทุนวัตถุดิบต่ำ และคุณภาพผลิตภัณฑ์ดี หลังจากวิจัยและพัฒนามาหลายปี บริษัท ไชน่า เคมิคอล เทียนเฉิน ฉีเซียง นิว แมททีเรียลส์ จำกัด ได้สร้างเครื่องผลิตอะดิโพไนไตรล์กำลังการผลิต 200,000 ตันต่อปี โดยใช้เทคโนโลยีไฮโดรไซยาไนเดชันโดยตรงจากบิวทาไดอีน ซึ่งเป็นการเปิดห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมดและเริ่มดำเนินการอย่างประสบความสำเร็จ

ผู้สื่อข่าวระบุว่า ส่วนแบ่งการก่อสร้างโครงการผลิตอะดิปดินิไตรล์ด้วยวิธีบิวทาไดอีนกำลังการผลิต 50 ตันต่อปี จะเริ่มดำเนินการในปลายปีนี้เช่นกัน

การพัฒนาพันธุ์โพลีโอเลฟินคุณภาพสูงภายในประเทศ

“กระบวนการผลิตโพลีเอทิลีนเหลวและกระบวนการผลิตโพลีโพรพีลีนแบบท่อ ซึ่งมีสิทธิทรัพย์สินทางปัญญาเป็นของตนเองนั้น เกิดขึ้นในประเทศของเราทั้งคู่ ผลิตภัณฑ์โพลีโอเลฟินระดับสูง เช่น POE และ UHMWPE (โพลีเอทิลีนมวลโมเลกุลสูงมาก) ได้เร่งการผลิตอย่างรวดเร็ว” หลัว ฉีหมิง กล่าวถึงการพัฒนาโพลีโอเลฟินชนิดต่างๆ ระดับสูง

POE เป็นหนึ่งในวัสดุสังเคราะห์ที่มีความหนาแน่นต่ำที่สุด และเป็นวัสดุหลักสำคัญในการผลิตฟิล์มโซลาร์เซลล์รุ่นใหม่ บริษัทซิโนเป็ก ซึ่งเริ่มสำรวจเทคโนโลยีการผลิต POE ในเชิงอุตสาหกรรมเมื่อ 20 ปีที่แล้ว กำลังได้รับผลประโยชน์ในขณะนี้ ผู้สื่อข่าวได้ทราบว่า ในงานนิทรรศการยางและพลาสติกนานาชาติจีนครั้งที่ 35 ที่เพิ่งจบไป ซิโนเป็กได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่หลายรายการ รวมถึงยางยืด POE ทำให้ซิโนเป็กกลายเป็นบริษัทแรกในประเทศที่ได้รับสิทธิบัตรเทคโนโลยี POE ครบชุด

ในขณะเดียวกัน บริษัท Wanhua Chemical และบริษัทอื่นๆ ก็มีเงื่อนไขที่เอื้อต่อการพัฒนาอุตสาหกรรม POE เช่นกัน ข้อมูลแสดงให้เห็นว่า ณ เดือนมีนาคม 2023 กำลังการผลิตภายในประเทศที่วางแผนไว้สำหรับการก่อสร้างในประเทศจีนนั้นสูงถึง 2.1 ล้านตัน ในอีก 2-3 ปีข้างหน้า ประเทศจีนกำลังจะเข้าสู่ยุคการผลิต POE ที่เฟื่องฟู

ด้วยประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยม UHMWPE จึงได้รับความสนใจมากขึ้นจากบริษัทปิโตรเคมีและพลังงานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จากรายงานของผู้สื่อข่าว ตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2565 บริษัท Daqing Petrochemical, Jiangsu Sturbang และสถาบันวิจัยเคมีเซี่ยงไฮ้ ได้เข้าสู่ธุรกิจ UHMWPE ในรูปแบบของการผลิตใหม่หรือการขยายธุรกิจด้านพลังงาน โดยทิศทางผลิตภัณฑ์ของ Daqing Petrochemical ส่วนใหญ่เป็นแผ่นไดอะแฟรมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม ส่วนโรงงาน Jiangsu Serbon ที่มีกำลังการผลิต 20,000 ตันต่อปี ก็เน้นไปที่แผ่นไดอะแฟรมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมและวัสดุเส้นใยเป็นหลักเช่นกัน

เมื่อเดือนมีนาคมที่ผ่านมา อุปกรณ์ UHMWPE สำหรับท่อวงแหวนสถิตขนาด 30,000 ตันของสถาบันวิจัยเคมีเซี่ยงไฮ้ได้เริ่มเดินเครื่องผลิต ซึ่งแสดงให้เห็นว่าประเทศของเราประสบความสำเร็จครั้งสำคัญในด้านงานฝีมือและเทคโนโลยีระดับโลกนี้ โดยใช้เส้นใยคุณภาพสูงและไดอะแฟรมแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นวัตถุดิบหลัก

เทคโนโลยีวัสดุย่อยสลายได้ทางชีวภาพชั้นนำ

การบังคับใช้มาตรการจำกัดการใช้พลาสติกเป็นการ “เร่ง” การพัฒนาและการผลิตวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ตามที่หลัว ฉีหมิงกล่าว ประเทศของฉันได้เชี่ยวชาญเทคโนโลยีการผลิตในระดับอุตสาหกรรมของกรดโพลีโคลิก (PGA), โพลีนิลไซล์-โบนอล (PBS), กรดโพลีโฟนิก-เฮกซิล-โบนอล (PBAT), โพลีสตูมิน (PLA), โพลีโบน (PCL), โพลีคาร์บอเนต (PPC), โพลีโครมซีแฟตตี้แอซิดเอสเทอร์ (PHA) และอื่นๆ ซึ่งครอบคลุมพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพประเภทหลัก และได้สร้างระบบอุตสาหกรรมพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพครบวงจรของโลกแล้ว

ปัจจุบัน PLA เป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้มากที่สุดสำหรับการวิจัยและการใช้งาน เทคโนโลยีหลักๆ ได้มีการพัฒนาอย่างก้าวหน้าในประเทศจีน และสามารถแข่งขันกับผลิตภัณฑ์นำเข้าได้อย่างเต็มที่ นอกจากนี้ ยังมีเรซินที่ย่อยสลายได้ชนิดใหม่ๆ อีกมากมายที่ค้นพบเป็นครั้งแรกในประเทศ เช่น PGA, โพลิติกเบนโซไนต์ไดเลต (PBST) และยางโพลีเอสเตอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพชนิดแรกในประเทศอย่าง Essence

ตามรายงานของผู้สื่อข่าว บริษัท Shanghai Dong Geng ได้พัฒนาเทคโนโลยีอิสระเกี่ยวกับกระบวนการผลิต PGA ที่ถูกกฎหมายโดยใช้เอทิลเอสเทอร์ ซึ่งสามารถผลิต PGA เกรดทางการแพทย์ได้ และศูนย์วิจัยวัสดุยืดหยุ่นขั้นสูงของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเคมีปักกิ่งได้พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตยางพอลิเมอร์ทั่วไปที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์สูงและย่อยสลายวัสดุยางโพลีเอสเตอร์ได้โดยใช้สารตั้งต้นทางชีวภาพ และได้ทำการทดสอบนำร่องในปริมาณหลายพันตันแล้ว

กระบวนการผลิตยางสังเคราะห์แบบใหม่เข้ามาเติมเต็มช่องว่างดังกล่าว

การปรับปรุงคุณสมบัติของยางโพลีสไตรีนบิวทาไดอีนละลายน้ำเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจอย่างมากในวงการยางโพลีสไตรีนบิวทาไดอีนละลายน้ำ ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ยางได้อย่างมาก แต่ยังไม่มีผลิตภัณฑ์เชิงอุตสาหกรรมใด ๆ ที่วางจำหน่ายในประเทศจีน ในเดือนพฤษภาคม 2021 บริษัทปิโตรจีน มหาวิทยาลัยถงจี้ และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีต้าเหลียน ได้ร่วมกันพัฒนาเทคโนโลยีการสังเคราะห์ยางโพลีสไตรีนบิวทาไดอีนละลายน้ำที่มีคุณสมบัติพิเศษ และได้สร้างอุปกรณ์สังเคราะห์ยางโพลีสไตรีนบิวทาไดอีนละลายน้ำที่มีคุณสมบัติพิเศษชุดแรกขึ้นที่โรงงานปิโตรเคมีดูซานจื่อในประเทศจีน ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในยางดอกยางรถยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแล้ว

ยางนีโอพรีนเป็นวัสดุเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญอย่างหนึ่งในเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ แต่กระบวนการผลิตยางนีโอพรีนจากบิวทาไดอีนนั้นซับซ้อน และเทคโนโลยีอุปกรณ์หลักก็ยาก บริษัท จินเจียว ไฮเทค (เซี่ยงไฮ้) จำกัด ได้ไขปริศนา “อุปสรรค” นี้ได้แล้ว โดยได้พัฒนาวิธีการผลิตยางนีโอพรีนจากบิวทาไดอีนแบบใหม่ และทำการทดสอบนำร่องเสร็จสิ้นแล้ว “เมื่อเทียบกับกระบวนการแคลเซียมคาร์ไบด์แบบดั้งเดิมของเรา กระบวนการนี้สามารถเหนือกว่าอย่างครอบคลุมทั้งในด้านต้นทุนการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์” หลัว ฉีหมิง กล่าว

จุดเด่นของพลาสติกวิศวกรรมและเส้นใยพิเศษนั้นเด่นชัด

เส้นใยคาร์บอน ซึ่งรู้จักกันในนาม “ราชาแห่งวัสดุใหม่” เป็นวัสดุใหม่เชิงกลยุทธ์ที่ขาดไม่ได้สำหรับเศรษฐกิจของประเทศและการก่อสร้างด้านการป้องกันประเทศ ปัจจุบันประเทศของผมได้กลายเป็นประเทศที่สามที่มีเทคโนโลยีเส้นใยคาร์บอนประสิทธิภาพสูง รองจากญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกา “เส้นใยคาร์บอนระดับ T300 ของประเทศผมได้ก้าวไปถึงระดับผลิตภัณฑ์ต่างประเทศที่คล้ายคลึงกันแล้ว เส้นใยคาร์บอนระดับ T700 และ T800 ได้เข้าสู่กระบวนการผลิตเชิงอุตสาหกรรมแล้ว และเทคโนโลยีหลักของเส้นใยคาร์บอนระดับ T1000 และ M55J ก็มีความก้าวหน้าอย่างมาก และเริ่มการผลิตแล้ว” หลัว ฉีหมิง กล่าว

เส้นใยโพลีทาไมด์ความแข็งแรงสูงและรูปทรงสูงมีโอกาสในการใช้งานอย่างกว้างขวางในสาขาขั้นสูง เช่น การบิน อวกาศ อิเล็กทรอนิกส์ และการป้องกัน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเคมีปักกิ่งได้พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเส้นใยโพลีทาไมด์ความแข็งแรงสูงและรูปทรงสูง โดยใช้เทคโนโลยีนี้ในการสร้างสายการผลิตเส้นใยโพลีทาไมด์ความแข็งแรงสูงและรูปทรงสูงแห่งแรกทั้งในและต่างประเทศ และผลิตสินค้าออกมาหลายรายการ

นอกจากนี้ ฟีนอลโพลีฟอร์ด โพลีฟอร์ด อีเทอโรน คีโตน ที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต้าเหลียนและสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน สาขาเคมีภัณฑ์ต้าเหลียน ยังเป็นผลิตภัณฑ์แรกของโลก และได้มีการสร้างอุปกรณ์อุตสาหกรรมทั้งหมดขึ้นแล้ว

สารเคมีอิเล็กทรอนิกส์มีการพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว

การเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ได้นำมาซึ่งโอกาสในการพัฒนาเคมีภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และการแข่งขันของบริษัทในประเทศหลายแห่งได้ก้าวเข้าสู่ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการส่งเสริมเทคโนโลยีเคมีภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กำลังการผลิตฟอสเฟตเกรดอุตสาหกรรมและเกรดอาหารของประเทศมีปริมาณเกินความต้องการ แต่สารสำคัญสำหรับการผลิตชิป เช่น ฟอสเฟตเกรดอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก กลับต้องพึ่งพาการนำเข้าทั้งหมด หลังจากความพยายามอย่างไม่หยุดยั้งมากว่า 10 ปี ฟอสเฟตเกรดอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมากของกลุ่มบริษัทซิงฟาได้บรรลุระดับความบริสุทธิ์ของฟอสเฟตจาก “3 9” เป็น “9 9” แล้ว

กรดไฮโดรฟลูออริกเกรดอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับทำความสะอาดและป้องกันการกัดกร่อนของวงจรรวมและชิปวงจรรวมขนาดใหญ่ บริษัทชั้นนำด้านเคมีภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในประเทศแห่งหนึ่งได้เข้าสู่ระบบซัพพลายเออร์ที่ผ่านการรับรองของ TSMC อย่างเป็นทางการในเดือนพฤษภาคม 2022 และเริ่มพิจารณาการจัดส่งวัสดุเคมีภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความบริสุทธิ์สูงจำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรดไฮโดรฟลูออริกเกรดเซมิคอนดักเตอร์

นอกจากนี้ สารเคมีอิเล็กทรอนิกส์เปียกบางชนิดที่พัฒนาและผลิตโดยบริษัทซูโจว จิงรุ่ย เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และกรดซัลฟิวริก ก๊าซฮ่าวฮวา ไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ของสถาบันซินอชิป 718 ก๊าซคลอรีนบริสุทธิ์สูงและไฮโดรเจนคลอไรด์ของก๊าซไท่เหอ ก๊าซตั้งต้นพิเศษของเจียงซูแจ็คเกอ แผ่นขัดเงาของหูเป่ยติงหลง และสารเคมีอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ก็ได้ตรงตามข้อกำหนดของการผลิตชิปกระบวนการขั้นสูงเช่นกัน

“การพัฒนาสารไวแสงอาร์กอนฟลูออไรด์สำหรับชิปกระบวนการผลิตขั้นสูง ซึ่งเป็นเรื่องที่ยากที่สุด ยังคงเป็นความท้าทาย” หลัว ฉีหมิง กล่าวว่า แม้ว่าหน่วยงานในประเทศหลายแห่งจะจัดการห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมดตั้งแต่เรซินโมโนเมอร์ สารเริ่มต้นปฏิกิริยาแสง ตัวทำละลาย ไปจนถึงสารไวแสง แต่ปัจจุบันมีเพียงผลิตภัณฑ์บางส่วนเท่านั้นที่เข้าสู่การทดสอบในองค์กรปลายน้ำ