中国工程院院士蹇锡高：高分子材料创新需聚焦攻克高端难题

近日在岳阳举办的能源•化工潇湘科创大会上，中国工程院院士、亚太材料科学院院士蹇锡高以线上方式分享了对高分子材料产业现状的深入分析及其未来发展趋势。蹇锡高强调，高分子材料作为现代科技的载体，正处于快速发展阶段，中国虽已成为产量大国，但仍需攻克高端技术瓶颈，以实现从大国向强国的转变。

蹇锡高指出，材料是划分时代的标志，高分子材料虽是材料科学中发展最晚的一类，但其进步速度迅猛，已广泛渗透到人类生活的衣食住行、健康、能源等领域。在高端技术如海陆空天以及国防军工中，高分子材料更是不可或缺，尤其在解决“卡脖子”问题上扮演关键角色。

中国已成为高分子材料大国，产量和用量全球第一。在通用高分子材料领域，中国已掌握所有品种，并达到世界先进水平，甚至在某些方面领先。然而问题犹存：高端牌号缺失，整体过剩严重。在高性能高分子材料、复合材料和特种功能材料领域，中国与国际先进水平仍有差距，包括品种、产量和质量，还未成为高分子材料强国。

蹇锡高院士展望未来，高分子材料创新需聚焦攻克高端难题。蹇锡高以自身杂萘联苯高性能工程塑料及其加工应用研发为例，介绍高分子材料的创新实例。高分子材料以及树脂基复合材料，具有比重小、易加工等突出优点，但缺点是使用温度范围窄，易在极端条件下软化或脆化。很多重要领域需要轻质、高强、耐高温、耐腐蚀的材料。

蹇锡高进一步按耐热温度划分，高性能工程塑料能在高温下维持优异性能，是发展高技术和国防军工急需的重要材料。现广泛用于陆海空天、电子电器和高科技国防领域，长期受西方垄断。传统高性能工程塑料如聚醚醚酮（PEEK）存在耐热性和溶解性反向关系的问题：耐热越高，溶解性越差，导致加工困难和成本高。PEEK仅溶于浓硫酸，限制其在复杂成型中的应用。

为解决此问题，蹇锡高院士团队从分子结构设计入手，开发了新型单体如二氮杂萘酮联苯酚（DHPZ），其扭曲结构防止结晶，提高玻璃化温度，实现可溶解性，解决了传统聚芳醚不能兼具耐高温可溶解的技术难题。由此衍生出系列聚合物，如聚苯并咪唑醚酮（PPEK）、聚苯并咪唑醚砜（PPES）和含二氮杂萘酮结构聚醚砜酮（PPESK）。这些材料在耐热性、电性能和耐辐照等方面优于传统PEEK，且耐湿热性能出色，适用于极端环境。

在产业化方面，蹇锡高院士团队于1998年建成100吨/年中试装置，2002年投产500吨/年工程化装置，目前正建设2500吨/年规模。以PPESK为例，其拉伸强度达90-122 MPa，玻璃化温度高出PEEK 120℃以上，热变形温度高出100℃，250℃强度是PEEK的2.5倍，该体系获2003年国家技术发明二等奖。另一示例杂萘联苯聚醚腈砜系列PPENS强度进一步提升，阻燃性更好，热变形温度达270℃以上，综合性能优，并实现规模化生产。该体系获2011年国家技术发明二等奖、2015年中国发明专利金奖及2016年日内瓦国际发明展特别金奖。

展望高分子材料未来发展趋势，蹇锡高院士提出几点建议：一是重点发展高性能高分子和复合材料，尤其在海陆空天、低空经济、油田和医用电子领域；二是推进特种功能材料研发，大量为芳烃或芳杂环聚合物；三是通用高分子材料（如聚烯烃）向高性能化和功能化转型；四是重视生物基高分子材料发展、可回收循环利用的高分子材料，特别是热固性树脂，以支持“双碳”目标。

展望相关石化原料发展趋势，蹇锡高呼吁加强石化系统中芳烃和杂环芳烃、稠环芳烃的研发应用，利用过剩的脂肪烃、脂肪烯烃（如煤化工产品）开发芳烃及杂环芳烃新型材料。这将推动产业升级，实现科技创新与产业创新深度融合。

蹇锡高表示，高分子材料产业正迎来机遇，中国需因地制宜，发挥优势，加速从产量大国向技术强国的跃升。