臺(tái)灣化工材料科研新進(jìn)展（上）

劉雨++蔡金剛

臺(tái)灣早期石化工業(yè)發(fā)展

臺(tái)灣化學(xué)工業(yè)的發(fā)展可追溯到1898年清光緒年間設(shè)立的磷酸及硝酸工廠。日本殖民時(shí)期，島內(nèi)僅有一點(diǎn)最基本的化肥、氯堿、水泥、平板玻璃、煉油等工業(yè)，以滿足戰(zhàn)爭(zhēng)和民生物資需要。臺(tái)灣光復(fù)后，島內(nèi)出現(xiàn)許多民營(yíng)小化工企業(yè)，主要生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、燒堿、硫酸、味精、樟腦油、日化產(chǎn)品、涂料、紡織用染劑及制藥原料等與人民生活相關(guān)的產(chǎn)品。臺(tái)當(dāng)局又先后成立臺(tái)堿公司與臺(tái)肥公司，并重建高雄煉油設(shè)備，成立中國(guó)石油公司，（簡(jiǎn)稱中油公司），在高雄原廠址設(shè)立煉油廠，負(fù)責(zé)石油與石油化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)制工作，提供經(jīng)濟(jì)建設(shè)、工業(yè)發(fā)展所需化學(xué)產(chǎn)品與發(fā)電用燃料，基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)開始興起。

1957年，“中國(guó)”人造纖維公司（簡(jiǎn)稱中纖公司）開始生產(chǎn)人造絲，臺(tái)灣塑料公司（簡(jiǎn)稱臺(tái)塑公司）開始生產(chǎn)聚氯乙烯，為日后臺(tái)灣化纖和塑料工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1959年，臺(tái)灣中油公司嘉義溶劑廠開始生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯等基礎(chǔ)石化產(chǎn)品，充分供應(yīng)島內(nèi)的染整、農(nóng)業(yè)、清潔劑、紡織、塑料等市場(chǎng)，滿足了民生用品需求。由中油公司在高雄煉油廠內(nèi)興建的臺(tái)灣省內(nèi)第一套輕油裂解廠（簡(jiǎn)稱“一輕”，年產(chǎn)乙烯5.4萬(wàn)噸）于1968年開始運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了紡織、塑料、皮包、雨具、玩具出口制造業(yè)的原料自給率，不但讓高雄成為臺(tái)灣化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重心，也建立起臺(tái)灣化學(xué)工業(yè)在整體經(jīng)濟(jì)體系中的角色與地位。

上世紀(jì)70年代，臺(tái)灣中油公司先后建成利用苗竹地區(qū)天然氣作為原料的頭份乙烷裂解裝置（1973年建成，年產(chǎn)乙烯5.4萬(wàn)噸）、高雄“二輕”裝置（1975年建成，年產(chǎn)乙烯23萬(wàn)噸）及“三輕”裝置（年產(chǎn)乙烯23萬(wàn)噸），從而為島內(nèi)石化工業(yè)上游原料來(lái)源基本穩(wěn)定，加之臺(tái)灣當(dāng)時(shí)低廉的工資，致使這一時(shí)期臺(tái)灣勞動(dòng)密集型工業(yè)（如紡織、服裝、制鞋、塑料、橡膠制品業(yè)等）得以發(fā)展，并從進(jìn)口替代逐步轉(zhuǎn)化為出口擴(kuò)張。

隨著1984年和1994年“四輕”（年產(chǎn)乙烯38.5萬(wàn)噸）和“五輕”（年產(chǎn)乙烯40萬(wàn)噸）裝置的相繼建成，使得臺(tái)灣乙烯年產(chǎn)能力達(dá)到近100萬(wàn)噸，不僅促成大批中間原料加工廠的相繼建立，還進(jìn)而帶動(dòng)了與石化工業(yè)相關(guān)的消費(fèi)電子產(chǎn)品及電腦信息產(chǎn)品（如電腦、顯示器、打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等塑料外殼）制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，從而使臺(tái)灣現(xiàn)代工業(yè)在整體上加速了發(fā)展進(jìn)程。

以往臺(tái)灣石化產(chǎn)業(yè)主要采取“逆向垂直整合”的方式，即先從下游加工產(chǎn)業(yè)開始，進(jìn)口原料、加工生產(chǎn)、開拓市場(chǎng)，然后再逐步擴(kuò)大延伸，直至發(fā)展成為上、中、下游配套的較為完整的生產(chǎn)體系。到上世紀(jì)90年代初，臺(tái)灣石化工業(yè)產(chǎn)值位列世界第八，合成樹脂、合成纖維原料和合成橡膠三大合成材料的年生產(chǎn)能力合計(jì)達(dá)600多萬(wàn)噸；人造纖維年產(chǎn)量將近200萬(wàn)噸，僅次于美國(guó)，其中聚酯長(zhǎng)纖維產(chǎn)量將近70萬(wàn)噸，居世界首位。

由于“一輕”設(shè)備陳舊、頭份乙烷裂解廠原料天然氣產(chǎn)量日減而相繼在1990年停產(chǎn)，使得各種石化原料自給率不斷下降，長(zhǎng)期供不應(yīng)求，臺(tái)塑企業(yè)集團(tuán)負(fù)責(zé)人王永慶原準(zhǔn)備在大陸廈門海滄地區(qū)建設(shè)新的石化廠，但遭到臺(tái)當(dāng)局的百般刁難和阻攔，后被迫改在臺(tái)灣云林縣麥寮鄉(xiāng)動(dòng)工興建新的“六輕”項(xiàng)目。這是一項(xiàng)填海造地的巨大工程，占地260多公頃，前4期工程總共投資7000多億元新臺(tái)幣，約合20多億美元，2006年才基本完工。

“六輕”是臺(tái)灣歷史上最大的民間投資項(xiàng)目，共建成包括3座輕油裂解廠在內(nèi)的80多座石化加工廠，建立起從原油進(jìn)口、運(yùn)輸、冶煉、裂解、加工制造到成品油零售等一條龍的完整石化工業(yè)體系，年煉油能力為2310萬(wàn)噸，日煉油量超過(guò)50萬(wàn)桶，年產(chǎn)乙烯能力提高到280萬(wàn)噸，丙烯產(chǎn)能達(dá)到250萬(wàn)噸，主要石化產(chǎn)品規(guī)模躋身世界前五大企業(yè)，每年可創(chuàng)造8300億元新臺(tái)幣的產(chǎn)值，成為與臺(tái)灣新竹科學(xué)園區(qū)齊名的另一個(gè)臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)奇跡，甚至被稱為臺(tái)灣的“第二次工業(yè)革命”，實(shí)現(xiàn)了王永慶為之奮斗了20多年的“石化王國(guó)”夢(mèng)想，此舉也打破了長(zhǎng)期以來(lái)臺(tái)灣輕油裂解、煉油均由公營(yíng)企業(yè)獨(dú)占的格局。

石化原料行業(yè)現(xiàn)狀

目前臺(tái)灣石油化工上游原料行業(yè)（也稱“石化本工業(yè)”，包括石油和煤炭化工制品業(yè)）共有50余家企業(yè)。從業(yè)人員達(dá)到3萬(wàn)以上，石化行業(yè)占據(jù)統(tǒng)治地位的廠商是中油公司、臺(tái)塑集團(tuán)、南亞塑料集團(tuán)、李長(zhǎng)榮化工集團(tuán)、臺(tái)灣聚丙烯公司、大太平洋石化公司、長(zhǎng)春石化公司、聯(lián)合石化公司以及臺(tái)灣苯乙烯單體公司等。2013年行業(yè)年產(chǎn)值約2萬(wàn)多億元新臺(tái)幣。

中下游化工行業(yè)（也稱“石化依賴工業(yè)”，包括塑料、橡膠、化學(xué)制品、化學(xué)材料、無(wú)機(jī)材料、造紙、印刷業(yè)）約9000家，從業(yè)人員23萬(wàn)，化工行業(yè)規(guī)模前10大的企業(yè)包括臺(tái)塑、勝一化工、三福化工、臺(tái)肥公司、阿托科技、長(zhǎng)興化學(xué)、承德油脂、妙春實(shí)業(yè)、有郁實(shí)業(yè)、陸昌化工公司等，主要生產(chǎn)化纖、橡膠、塑料等應(yīng)用材料；特用精細(xì)化學(xué)品行業(yè)包括橡膠、塑料添加劑、食品添加劑、電子工業(yè)用化學(xué)品、水處理劑以及農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、電子零組件、汽車零配件、光學(xué)儀器與功能性多層模制品等所需化工材料等，共有220余家，整體化工產(chǎn)值約為6萬(wàn)億元新臺(tái)幣，僅次于電子信息制造業(yè)。

臺(tái)灣石化原料有60%供應(yīng)島內(nèi)市場(chǎng)，40%外銷，而中國(guó)大陸是臺(tái)灣石化原料最大的出口市場(chǎng)，約占80%。近年來(lái)，因島內(nèi)工資上漲、環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，以及中東、印度及中國(guó)大陸石化新產(chǎn)能迅速擴(kuò)張、東盟貿(mào)易壁壘的壓力等因素，導(dǎo)致臺(tái)灣許多大型化工廠商感受到經(jīng)營(yíng)壓力，特別是2008年全球金融風(fēng)暴導(dǎo)致石化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值大幅萎縮，因此除了重視現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)和營(yíng)銷外，更積極尋求產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、走高值化之路，提出“質(zhì)的提升在臺(tái)灣，量的擴(kuò)充在海外”的發(fā)展思路，紛紛開始國(guó)際化布局，將傳統(tǒng)的通用型產(chǎn)品的生產(chǎn)逐步移向中國(guó)大陸、美國(guó)或東南亞國(guó)家，在島內(nèi)注重發(fā)展技術(shù)含量高、附加值大的關(guān)鍵化學(xué)原料及特用精細(xì)化學(xué)品，如光電與電子工業(yè)用精密材料、生技醫(yī)藥化學(xué)品等，并不斷增加這方面的科研投入。

最近，臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)主管部門成立“石化產(chǎn)業(yè)高值化推動(dòng)辦公室”，組織實(shí)施“化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)中程綱要計(jì)劃”，希望通過(guò)組建研發(fā)中心、促成國(guó)際合作，以及引進(jìn)技術(shù)與科技人才等，推動(dòng)臺(tái)灣石化業(yè)尋求轉(zhuǎn)型，調(diào)整結(jié)構(gòu)，到2020年石化產(chǎn)業(yè)附加值率從現(xiàn)在的平均15%提高到20%。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局

為實(shí)現(xiàn)石化產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展目標(biāo)，臺(tái)當(dāng)局提出了兩岸布局規(guī)劃和東盟布局規(guī)劃。在兩岸布局規(guī)劃方面，一是將臺(tái)灣未來(lái)欲發(fā)展的高值化石化產(chǎn)品及早列入ECFA清單中，打通未來(lái)高值化石化產(chǎn)品的銷路；二是擴(kuò)大ECFA效應(yīng)，積極協(xié)助臺(tái)商回流，ECFA簽訂后，在臺(tái)生產(chǎn)的高值化石化產(chǎn)品僅負(fù)擔(dān)運(yùn)費(fèi)，成本降低，且可有效保護(hù)生產(chǎn)技術(shù)，大幅降低技術(shù)管控風(fēng)險(xiǎn)；三是大部分高端材料的制造掌握在大陸臺(tái)商手上，因此建議利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟合作方式，研發(fā)高科技產(chǎn)品材料，融入大陸臺(tái)商供應(yīng)鏈。

在東盟布局規(guī)劃方面，由于東盟國(guó)家具有豐富的天然氣、棕櫚油、天然橡膠、原油等資源，且人口眾多，市場(chǎng)潛力大，已經(jīng)有較好的塑料加工、制鞋、紡織等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，足以與臺(tái)灣石化業(yè)形成良性分工協(xié)作，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同前行，因而強(qiáng)調(diào)聚集臺(tái)灣資源，協(xié)助臺(tái)商掌控東盟生產(chǎn)資料來(lái)源。

技術(shù)研發(fā)策略

為達(dá)成此目標(biāo)，臺(tái)灣工業(yè)主管部門特制定如下技術(shù)研發(fā)策略：以化工制程技術(shù)為專業(yè)核心，結(jié)合高分子技術(shù)、應(yīng)用化學(xué)技術(shù)等應(yīng)用，建立有機(jī)/無(wú)機(jī)混成特用化學(xué)品制程與純化技術(shù)，應(yīng)用至功能性塑料、橡膠母料及光電用化學(xué)原料等領(lǐng)域，積極開發(fā)高附加價(jià)值的產(chǎn)品；開發(fā)具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用關(guān)聯(lián)性廣的高效能精密涂布技術(shù)，包括開發(fā)高精密印刷技術(shù)，可應(yīng)用至復(fù)合防偽印刷、電子標(biāo)簽印刷與RFID印刷導(dǎo)電油墨研制等，促進(jìn)印刷產(chǎn)業(yè)的高值化；建立光電化學(xué)品設(shè)計(jì)及特性預(yù)測(cè)技術(shù)，開發(fā)綠色環(huán)保產(chǎn)品及節(jié)能新技術(shù)，如開發(fā)透明導(dǎo)電高分子電致變色涂層，具有曲撓性、低耗電與質(zhì)輕等特性；開發(fā)光電有機(jī)分子化學(xué)品，應(yīng)用于開發(fā)白色平面光源，具有反應(yīng)迅速、較低成本、可量產(chǎn)、可卷曲基板等優(yōu)勢(shì)功能；開發(fā)高效能陣列型納米薄膜氣體感測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，可應(yīng)用至食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療檢驗(yàn)、生命科學(xué)等產(chǎn)業(yè)；開發(fā)功能選擇性含氟薄膜制程，可應(yīng)用于半導(dǎo)體光通訊產(chǎn)業(yè)與生醫(yī)領(lǐng)域；建立納米功能性化學(xué)品關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)，賦予光電產(chǎn)業(yè)或民生化工產(chǎn)品具有特殊特性，如透明、導(dǎo)電、抗靜電、硬度、強(qiáng)度、延展，及催化劑反應(yīng)自潔、抗污、抑菌等。

例如在功能性材料方面，臺(tái)灣是全球螺絲螺帽生產(chǎn)重鎮(zhèn)，其出口的金屬扣件部分需要進(jìn)行電鍍及其他各種表面防腐處理。近年來(lái)歐美國(guó)家環(huán)保意識(shí)高漲，開始全面禁用含六價(jià)鉻的防蝕處理劑，而長(zhǎng)久以來(lái)用于木材防腐處理劑的鉻化砷酸銅也被禁用，代之以銅、烷基銨化合物，而這種物質(zhì)對(duì)金屬制品的腐蝕性較高，因此臺(tái)灣科技人員通過(guò)大量反復(fù)試驗(yàn)，最終研發(fā)出一種適用于三價(jià)鉻鈍化處理的金屬高耐蝕性涂料，處理后的特殊金屬扣件產(chǎn)品耐鹽霧性可達(dá)2000小時(shí)。

傳統(tǒng)的壓克力樹脂具有透明、質(zhì)輕、耐撞擊、成本低、制程簡(jiǎn)單，易于成型、大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光電產(chǎn)業(yè)，例如在液晶面板背光模組中所使用的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），其耐熱溫度小于100℃。隨著光電科技的不斷進(jìn)步，對(duì)透明壓克力材料的高耐熱性能要求愈加苛刻。為此，臺(tái)灣科技人員開發(fā)出一種新的高耐熱壓克力材料，在聚合時(shí)通過(guò)添加結(jié)構(gòu)有具氫鍵的壓克力系單體或具大官能基結(jié)構(gòu)的壓克力系單體來(lái)提升其耐熱溫度。依據(jù)氫鍵或大官能基結(jié)構(gòu)壓克力系單體的添加比例不同，可達(dá)到不同的耐熱溫度，其玻璃轉(zhuǎn)移溫度大于120℃，透光率可維持在90%（純PMMA透光率為95%），且其吸濕率小于0.5%，已達(dá)到光學(xué)級(jí)材料的規(guī)格。此外，這種材料的成本約為每公斤120元，相較于市場(chǎng)上環(huán)烯烴共聚合體高耐熱材料便宜許多，將全面取代背光模組上的導(dǎo)光板，有助于降低液晶面板的成本。若再賦予該材料耐刮特性，也可用于制作透明耐熱建筑材料與高功率照明設(shè)備的燈罩。

另一項(xiàng)功能性彈性體橡膠配方技術(shù)，結(jié)合創(chuàng)新的自行車剎車膠專利設(shè)計(jì)，開發(fā)出高耐磨耗性與高制動(dòng)力的橡膠產(chǎn)品，生產(chǎn)出高性能、高耐磨的剎車片，干式剎車時(shí)停止效果大于4.8米/秒2，濕式剎車時(shí)停止效果大于2.4米/秒2，縮短臺(tái)灣與國(guó)際大廠同類產(chǎn)品性能上的差距。此外，該產(chǎn)品采用分離獨(dú)立的兩塊座塊，各皮墊與座塊采用一體包覆的設(shè)計(jì)，通過(guò)熱壓成型，可大幅提高生產(chǎn)效率及降低組裝成本，有別于目前市面上單體的形式，預(yù)計(jì)可為企業(yè)帶來(lái)4000萬(wàn)新臺(tái)幣以上的產(chǎn)值。