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科技部专项：“先进结构与复合材料”部分项目国家重点研发计划

日前，科技部印发了24个“十四五”国家重点研发计划重点专项2022年度项目申报指南(征求意见稿），重点针对专项指南方向提出的目标指标和相关内容的合理性、科学性、先进性等方面听取各方意见。本文整理了涉及塑料行业关于“先进结构与复合材料”部分项目国家重点研发计划（以下序号为通知原稿序号）。详情如下所示。

1.高性能高分子材料及其复合材料

1.1大丝束碳纤维及复合材料低成本高效制备技术（典型应用示范）

研究内容：针对现代交通和能源装备等对低成本轻量化发展需求，开展大丝束（48K及以上）碳纤维大规模高效率高稳定性和高适配性制备、大丝束纤维展纱和织造损伤控制、可调幅宽多轴向织物装备及织物高效率稳定制备、大克重比长适用期非热压灌成型预浸料设计和制备等技术研究，形成相应材料标准和工艺规范，建立应用数据集；开展大丝束碳纤维及织物大断面多腔异型复杂结构件快速拉挤成型技术和大克重比预浸料大型复杂构件真空成型技术研究，完成高速轨道交通、风电叶片、无人机、商用车辆典型构件设计和性能验证。

考核指标：大丝束碳纤维：单线产能≥2000吨/年(48K及以上)，最大线速度可达15米/分钟，拉伸强度≥4000兆帕，模量220-260吉帕（可调）；多轴向织物：门幅宽度在50-100英寸（1270-2540毫米）可调；预浸料：单位面密度精度±2.5%，真空成型20毫米复合材料板孔隙率≤1.5%，层间剪切强度≥70兆帕；拉挤制品：制件宽度≥500毫米、厚度≥100毫米，腔体数量≥4个，拉挤成型效率≥0.3米/分钟，孔隙率≤2%；典型构件：满足高速轨道交通、风电叶片、无人机、商用车辆应用的设计要求，减重效率达到20%以上，较小丝束纤维（12K及以下）和织物及传统热压成型成本降低50%以上；形成5-7项标准或规范。

1.2特种工程塑料薄膜制备技术开发与产业化（共性关键技术）

研究内容：针对高性能装备轻量化对于耐高温、耐老化、高强度超薄工程塑料薄膜的需求，开展芳杂环薄膜专用树脂的结构设计，研究芳杂环聚合物缩聚反应中的副反应机理及其对聚合物链结构、聚集态结构及宏观物理性能的影响规律，优化并确定树脂合成、精制及后处理工艺参数，实现产品批次稳定性精细控制，突破反应放大过程中的聚合物结构、组成精细控制技术、专用料复配技术以及加工稳定性控制技术，完成高性能薄膜的连续加工，并在轨道交通、空天装备和电子电气等领域通过验证。

考核指标：半结晶型聚芳醚酮薄膜专用料玻璃化转变温度和熔点分别大于150摄氏度和370摄氏度，拉伸强度≥110兆帕，无定形聚芳醚酮薄膜专用料玻璃化转变温度≥260摄氏度，拉伸强度≥100兆帕，建成100吨/年薄膜专用树脂的示范生产线；高性能聚芳醚酮薄膜拉伸强度≥90兆帕、厚度≤6微米，建成1万平方米/年生产示范装置；形成2-3项薄膜的生产和应用规范或者标准。

1.5聚乳酸的规模化制备技术及关键单体丙交酯的一步法产业示范（典型应用示范）

研究内容：针对生物降解聚乳酸产业发展中的规模化放大、丙交酯可控制备和应用推广等关键瓶颈问题，开发聚乳酸规模化生产工艺高效催化体系，设计并优化脱水、裂解与聚合过程中的装备与工艺参数，降低反应过程中聚合物的消旋化，解决15万吨级规模聚合过程中的传质、传热、反应活性等核心问题，制备高旋光纯度、高分子量、窄分布、低单体含量树脂；研究乳酸“一步法”制备聚合级丙交酯的催化关键工艺技术，明晰催化剂结构-催化条件-产物性能间的关系，建立千吨级中试示范生产线；开展高性能聚乳酸改性树脂研究，优化成核剂、扩链剂等助剂体系以及成型工艺，制备具有优异力学强度、高耐热、高抗冲改性树脂，应用于工程塑料领域，开发聚乳酸淋膜、双向拉伸膜以及熔喷非织造布等成型工艺研究，拓展聚乳酸应用领域。

考核指标：建立15万吨/年聚乳酸产业化生产线。聚乳酸熔体流动速率2-5克/10分钟（190摄氏度，2.16千克），单体残留量≤0.5%，旋光纯度≥99.5%，熔点≥178摄氏度；建立不低于1千吨/年一步法丙交酯示范生产线，停留时间≤30分钟，全程收率≥98%，丙交酯纯度≥99.5%；聚乳酸工程塑料专用树脂，拉伸强度≥100兆帕，缺口冲击强度≥12千焦/平方米，维卡软化温度≥200摄氏度，湿热老化500小时后拉伸强度保持率≥90%；聚乳酸纸塑复合材料：剥离力≥1牛/15毫米，聚乳酸双向拉伸薄膜：拉伸强度≥100兆帕，断裂伸长率≥20%，雾度≤5%，聚乳酸熔喷非织造布：克重≤40克/平方米，滤效≥99.5%（0.3微米）。

5.先进工程结构材料

5.2海洋工程用热塑性复合材料筋材及其应用技术研究（典型应用示范）研究内容：针对海洋工程建设对高耐腐蚀与长寿命结构材料的需求，研发纤维增强聚丙烯/尼龙基等热塑性树脂基复合材料筋材的高效制备成型技术；研究海洋环境下热塑性复合材料筋材的长期性能及其提升关键技术；研究预应力与非预应力热塑性复合材料筋材增强混凝土结构的设计方法与工业化建造技术；开展热塑性复合材料筋材在海港码头等海洋工程建设中的示范应用。

考核指标：研制出具有自主知识产权的热塑性复合材料筋材制备装备1套，筋材成型速率≥0.5米/分钟；筋材最大规格公称直径≥20毫米，筋材纤维浸渍度≥90%、纤维体积含量≥60%；碳纤维筋材的拉伸模量≥130吉帕、拉伸强度≥2400兆帕；玻璃纤维筋材拉伸模量≥50吉帕、拉伸强度≥800兆帕，热成型弯折段的拉伸强度≥40%直筋强度；带肋筋材与混凝土的平均粘结强度≥8兆帕；预应力筋材用工程化锚具体系的锚具效率系数≥0.95；碳纤维与玻璃纤维筋材60摄氏度海水浸泡2000小时后拉伸强度保留率分别≥90%与≥80%；海洋环境下碳纤维与玻璃纤维筋材的长期拉应力限值分别≥70%与≥30%拉伸强度标准值；开发热塑性复合材料筋材制备新技术、新产品≥4项，编制产品、海洋工程结构设计等标准≥2部,实现在海港码头、海洋平台等海洋工程建设中的示范应用≥4项（至少1项采用工业化建造技术）。

7．基于材料基因工程的结构与复合材料

7.6基于智能化设计与制备的树脂基复合材料研发（共性关键技术）

研究内容：面向空间应用领域等重大工程对树脂基先进复合材料与构件制备自主可控的重大需求，针对该类材料高性能化、轻量化和大尺寸结构制造及性能稳定性的迫切要求，突破自动化与智能化实验技术，开发制备树脂基复合材料的标准化和智能化装备；开发数据自动采集技术，建立材料数据库；发展具有自动适应和自主决策能力的机器学习算法，突破树脂基复合材料设计和优化中的多目标、多变量、偏好性和动态性等技术瓶颈；研究材料强度、模量、韧性等服役性能与材料成分、结构、加工工艺、微观形貌的关联规律，建立材料自主设计和优化迭代的智能化开发流程和应用平台；开发应用于空间应用领域新型高性能树脂基复合材料产品。

考核指标：开发树脂基复合材料标准样品自动化制备实验装置≥2台（套），建立树脂基复合材料数据库1个和涵盖从材料设计到应用全流程的智能化研究平台1个；开发2-3种高性能树脂基复合材料，室温拉伸强度≥1800兆帕，拉伸模量≥100吉帕，层间剪切强度≥80兆帕；1.8兆帕下热变形温度≥300摄氏度，耐低温性能≤-100摄氏度。应用于火箭等飞行器关键部件，满足温度冲击、加速度、振动等工况实验要求，完成装机装配和地面试验验证。

8.青年科学家项目

8.1高性能芳杂环聚合物结构设计与纤维成型新方法

研究内容：针对空天装备等领域对高性能有机纤维的需求，设计新型芳杂环聚合物，开发合成新方法，改善聚合物溶解性及加工性，研究纤维制备过程中溶胶-凝胶转变、高分子链结构及凝聚态结构演变规律，揭示多级结构与纤维性能的内在关系，获得耐候性好、强度高和界面性能优良的高性能芳杂环纤维及制备技术。考核指标：设计3-5种新型芳杂环聚合物分子和新合成方法，芳杂环聚合物纤维断裂强度≥4.5吉帕，初始模量≥200吉帕，起始分解温度≥500摄氏度，玻璃化转变温度≥300摄氏度，复合材料界面剪切强度较PBO纤维增强材料提高≥20%，紫外老化性能较PBO纤维提升≥30%。

8.2高耐磨聚四氟乙烯专用料及其在轴承领域应用

研究内容：针对耐磨润滑轴承领域对高性能氟碳基特种工程塑料的需求，开发聚四氟乙烯（PTFE）及其专用料改性技术，研究材料结构与线膨胀系数、抗蠕变性能、耐磨性能之间的关系，研究多尺度、复杂体系增强复合材料耐蠕变、耐磨损性、载荷性的调控机制，通过对相关树脂进行结构设计、聚合体系改进和后处理工艺优化，得到适合于轴承应用专用树脂，并在耐磨润滑轴承领域得到试用。

考核指标：PTFE改性材料性能达到：拉伸强度≥30兆帕,摩擦系数≤0.04，磨损量<1×10-5立方毫米/(牛·米)，邵氏硬度≥50兆帕，导热系数≥0.35瓦/(米·开尔文)（125-250摄氏度），含水率<0.015wt%，收缩率<4.0%，完成高性能氟碳基树脂在下游轴承等领域的应用评价。

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