台湾化工材料科研新进展（上）

刘雨++蔡金刚

台湾早期石化工业发展

台湾化学工业的发展可追溯到1898年清光绪年间设立的磷酸及硝酸工厂。日本殖民时期，岛内仅有一点最基本的化肥、氯碱、水泥、平板玻璃、炼油等工业，以满足战争和民生物资需要。台湾光复后，岛内出现许多民营小化工企业，主要生产化肥、农药、烧碱、硫酸、味精、樟脑油、日化产品、涂料、纺织用染剂及制药原料等与人民生活相关的产品。台当局又先后成立台碱公司与台肥公司，并重建高雄炼油设备，成立中国石油公司，（简称中油公司），在高雄原厂址设立炼油厂，负责石油与石油化学产品的产制工作，提供经济建设、工业发展所需化学产品与发电用燃料，基础化学工业开始兴起。

1957年，“中国”人造纤维公司（简称中纤公司）开始生产人造丝，台湾塑料公司（简称台塑公司）开始生产聚氯乙烯，为日后台湾化纤和塑料工业的发展奠定了基础。1959年，台湾中油公司嘉义溶剂厂开始生产苯、甲苯、二甲苯等基础石化产品，充分供应岛内的染整、农业、清洁剂、纺织、塑料等市场，满足了民生用品需求。由中油公司在高雄炼油厂内兴建的台湾省内第一套轻油裂解厂（简称“一轻”，年产乙烯5.4万吨）于1968年开始运转，提高了纺织、塑料、皮包、雨具、玩具出口制造业的原料自给率，不但让高雄成为台湾化学工业发展的重心，也建立起台湾化学工业在整体经济体系中的角色与地位。

上世纪70年代，台湾中油公司先后建成利用苗竹地区天然气作为原料的头份乙烷裂解装置（1973年建成，年产乙烯5.4万吨）、高雄“二轻”装置（1975年建成，年产乙烯23万吨）及“三轻”装置（年产乙烯23万吨），从而为岛内石化工业上游原料来源基本稳定，加之台湾当时低廉的工资，致使这一时期台湾劳动密集型工业（如纺织、服装、制鞋、塑料、橡胶制品业等）得以发展，并从进口替代逐步转化为出口扩张。

随着1984年和1994年“四轻”（年产乙烯38.5万吨）和“五轻”（年产乙烯40万吨）装置的相继建成，使得台湾乙烯年产能力达到近100万吨，不仅促成大批中间原料加工厂的相继建立，还进而带动了与石化工业相关的消费电子产品及电脑信息产品（如电脑、显示器、打印机、键盘、鼠标等塑料外壳）制造业的蓬勃发展，从而使台湾现代工业在整体上加速了发展进程。

以往台湾石化产业主要采取“逆向垂直整合”的方式，即先从下游加工产业开始，进口原料、加工生产、开拓市场，然后再逐步扩大延伸，直至发展成为上、中、下游配套的较为完整的生产体系。到上世纪90年代初，台湾石化工业产值位列世界第八，合成树脂、合成纤维原料和合成橡胶三大合成材料的年生产能力合计达600多万吨；人造纤维年产量将近200万吨，仅次于美国，其中聚酯长纤维产量将近70万吨，居世界首位。

由于“一轻”设备陈旧、头份乙烷裂解厂原料天然气产量日减而相继在1990年停产，使得各种石化原料自给率不断下降，长期供不应求，台塑企业集团负责人王永庆原准备在大陆厦门海沧地区建设新的石化厂，但遭到台当局的百般刁难和阻拦，后被迫改在台湾云林县麦寮乡动工兴建新的“六轻”项目。这是一项填海造地的巨大工程，占地260多公顷，前4期工程总共投资7000多亿元新台币，约合20多亿美元，2006年才基本完工。

“六轻”是台湾历史上最大的民间投资项目，共建成包括3座轻油裂解厂在内的80多座石化加工厂，建立起从原油进口、运输、冶炼、裂解、加工制造到成品油零售等一条龙的完整石化工业体系，年炼油能力为2310万吨，日炼油量超过50万桶，年产乙烯能力提高到280万吨，丙烯产能达到250万吨，主要石化产品规模跻身世界前五大企业，每年可创造8300亿元新台币的产值，成为与台湾新竹科学园区齐名的另一个台湾经济奇迹，甚至被称为台湾的“第二次工业革命”，实现了王永庆为之奋斗了20多年的“石化王国”梦想，此举也打破了长期以来台湾轻油裂解、炼油均由公营企业独占的格局。

石化原料行业现状

目前台湾石油化工上游原料行业（也称“石化本工业”，包括石油和煤炭化工制品业）共有50余家企业。从业人员达到3万以上，石化行业占据统治地位的厂商是中油公司、台塑集团、南亚塑料集团、李长荣化工集团、台湾聚丙烯公司、大太平洋石化公司、长春石化公司、联合石化公司以及台湾苯乙烯单体公司等。2013年行业年产值约2万多亿元新台币。

中下游化工行业（也称“石化依赖工业”，包括塑料、橡胶、化学制品、化学材料、无机材料、造纸、印刷业）约9000家，从业人员23万，化工行业规模前10大的企业包括台塑、胜一化工、三福化工、台肥公司、阿托科技、长兴化学、承德油脂、妙春实业、有郁实业、陆昌化工公司等，主要生产化纤、橡胶、塑料等应用材料；特用精细化学品行业包括橡胶、塑料添加剂、食品添加剂、电子工业用化学品、水处理剂以及农药、医药、染料、电子零组件、汽车零配件、光学仪器与功能性多层模制品等所需化工材料等，共有220余家，整体化工产值约为6万亿元新台币，仅次于电子信息制造业。

台湾石化原料有60%供应岛内市场，40%外销，而中国大陆是台湾石化原料最大的出口市场，约占80%。近年来，因岛内工资上涨、环保意识增强，以及中东、印度及中国大陆石化新产能迅速扩张、东盟贸易壁垒的压力等因素，导致台湾许多大型化工厂商感受到经营压力，特别是2008年全球金融风暴导致石化产业产值大幅萎缩，因此除了重视现有产品的生产和营销外，更积极寻求产业转型、走高值化之路，提出“质的提升在台湾，量的扩充在海外”的发展思路，纷纷开始国际化布局，将传统的通用型产品的生产逐步移向中国大陆、美国或东南亚国家，在岛内注重发展技术含量高、附加值大的关键化學原料及特用精细化学品，如光电与电子工业用精密材料、生技医药化学品等，并不断增加这方面的科研投入。

最近，台湾经济主管部门成立“石化产业高值化推动办公室”，组织实施“化工产业技术升级中程纲要计划”，希望通过组建研发中心、促成国际合作，以及引进技术与科技人才等，推动台湾石化业寻求转型，调整结构，到2020年石化产业附加值率从现在的平均15%提高到20%。

产业发展布局

为实现石化产业高值化发展目标，台当局提出了两岸布局规划和东盟布局规划。在两岸布局规划方面，一是将台湾未来欲发展的高值化石化产品及早列入ECFA清单中，打通未来高值化石化产品的销路；二是扩大ECFA效应，积极协助台商回流，ECFA签订后，在台生产的高值化石化产品仅负担运费，成本降低，且可有效保护生产技术，大幅降低技术管控风险；三是大部分高端材料的制造掌握在大陆台商手上，因此建议利用产业联盟合作方式，研发高科技产品材料，融入大陆台商供应链。

在东盟布局规划方面，由于东盟国家具有丰富的天然气、棕榈油、天然橡胶、原油等资源，且人口众多，市场潜力大，已经有较好的塑料加工、制鞋、纺织等产业基础，足以与台湾石化业形成良性分工协作，促进相关产业共同前行，因而强调聚集台湾资源，协助台商掌控东盟生产资料来源。

技术研发策略

为达成此目标，台湾工业主管部门特制定如下技术研发策略：以化工制程技术为专业核心，结合高分子技术、应用化学技术等应用，建立有机/无机混成特用化学品制程与纯化技术，应用至功能性塑料、橡胶母料及光电用化学原料等领域，积极开发高附加价值的产品；开发具有产业应用关联性广的高效能精密涂布技术，包括开发高精密印刷技术，可应用至复合防伪印刷、电子标签印刷与RFID印刷导电油墨研制等，促进印刷产业的高值化；建立光电化学品设计及特性预测技术，开发绿色环保产品及节能新技术，如开发透明导电高分子电致变色涂层，具有曲挠性、低耗电与质轻等特性；开发光电有机分子化学品，应用于开发白色平面光源，具有反应迅速、较低成本、可量产、可卷曲基板等优势功能；开发高效能阵列型纳米薄膜气体感测关键技术，可应用至食品工业、环境监测、医疗检验、生命科学等产业；开发功能选择性含氟薄膜制程，可应用于半导体光通讯产业与生医领域；建立纳米功能性化学品关键技术的开发，赋予光电产业或民生化工产品具有特殊特性，如透明、导电、抗静电、硬度、强度、延展，及催化剂反应自洁、抗污、抑菌等。

例如在功能性材料方面，台湾是全球螺丝螺帽生产重镇，其出口的金属扣件部分需要进行电镀及其他各种表面防腐处理。近年来欧美国家环保意识高涨，开始全面禁用含六价铬的防蚀处理剂，而长久以来用于木材防腐处理剂的铬化砷酸铜也被禁用，代之以铜、烷基铵化合物，而这种物质对金属制品的腐蚀性较高，因此台湾科技人员通过大量反复试验，最终研发出一种适用于三价铬钝化处理的金属高耐蚀性涂料，处理后的特殊金属扣件产品耐盐雾性可达2000小时。

传统的压克力树脂具有透明、质轻、耐撞击、成本低、制程简单，易于成型、大量生产等优点，广泛应用于光电产业，例如在液晶面板背光模组中所使用的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），其耐热温度小于100℃。随着光电科技的不断进步，对透明压克力材料的高耐热性能要求愈加苛刻。为此，台湾科技人员开发出一种新的高耐热压克力材料，在聚合时通过添加结构有具氢键的压克力系单体或具大官能基结构的压克力系单体来提升其耐热温度。依据氢键或大官能基结构压克力系单体的添加比例不同，可达到不同的耐热温度，其玻璃转移温度大于120℃，透光率可维持在90%（纯PMMA透光率为95%），且其吸湿率小于0.5%，已达到光学级材料的规格。此外，这种材料的成本约为每公斤120元，相较于市场上环烯烃共聚合体高耐热材料便宜许多，将全面取代背光模组上的导光板，有助于降低液晶面板的成本。若再赋予该材料耐刮特性，也可用于制作透明耐热建筑材料与高功率照明设备的灯罩。

另一项功能性弹性体橡胶配方技术，结合创新的自行车剎车胶专利设计，开发出高耐磨耗性与高制动力的橡胶产品，生产出高性能、高耐磨的刹车片，干式刹车时停止效果大于4.8米/秒2，湿式刹车时停止效果大于2.4米/秒2，縮短台湾与国际大厂同类产品性能上的差距。此外，该产品采用分离独立的两块座块，各皮垫与座块采用一体包覆的设计，通过热压成型，可大幅提高生产效率及降低组装成本，有别于目前市面上单体的形式，预计可为企业带来4000万新台币以上的产值。