合成橡胶、合成树脂、合成纤维通称为三大合成高分子材料，是国计民生不可缺少的主要材料，也是国防工业的重要战略物资。中国石油一直把高性能合成材料开发作为炼化业务调结构的重要抓手，依靠聚烯烃产品开发重大科技专项支持创新，支撑化工业务提质增效。
合成橡胶：从填补国内空白走向高端定制化
我国合成橡胶工业生产始于20世纪50年代末期，目前装置能力、年生产量、消费量均位居世界第一。其市场是世界上最具活力的合成橡胶市场，在汽车、信息、航空航天、医疗卫生及生活用品等方面有广泛应用。年产126万吨，占国内总产能21%的中国石油在合成橡胶工业发展进程中，发挥了举足轻重的作用：中国第一块丁苯橡胶和第一块丁腈橡胶诞生于兰州石化，第一块乙丙橡胶诞生于吉林石化。如今，中国石油合成橡胶关键技术，整体研发实力和自主创新能力都迅速提升，成为世界第三大合成橡胶供应商。
成套技术和环保化开发奠定行业强者地位。“十二五”期间，中国石油合成橡胶整体技术水平获突破，合成橡胶试验基地顺利运行，业务发展及技术创新能力进一步提高。自主开发的20万吨/年乳聚丁苯橡胶、5万吨/年丁腈橡胶、1.5万吨/年稀土顺丁橡胶、15万吨/年镍系顺丁橡胶等成套技术已分别用于装置建设。溶聚丁苯橡胶突破了数项核心技术，短短3年产品年销量由3000吨升至4万吨，实现达产全销。环保乳聚丁苯和溶聚丁苯橡胶推进了国内轮胎产业的升级，实现为国际知名轮胎企业高端定制化生产，提升了中国石油合成橡胶的市场份额和国际知名度。
丁腈橡胶成为市场王牌。丁腈橡胶因优异的耐油耐溶剂性被广泛用于油封、胶管、油田等领域。中国石油开发了低、中、中高、高结合腈4个系列10个牌号产品，环保丁腈打破国际贸易壁垒，丁腈橡胶系列新产品市场占有率由15%提高到44%。在行业平均开工率不足70%的情况下，中国石油丁腈橡胶装置满负荷生产，巩固了行业领导地位。
聚烯烃：重大专项攻关为新产品开发奠定基础
聚烯烃是合成树脂的一大类。中国石油成功开发出142个牌号近400万吨聚烯烃新产品，优化了装置产品结构，打造了PA14D、GC100S等知名品牌，品牌化达到44.8%。
聚烯烃催化剂和共聚单体的开发实现重大突破。中国石油开发出聚丙烯催化剂PSP-01、聚乙烯催化剂PGE-101、JM-1等具有自主知识产权的高性能聚烯烃催化剂，实现零的突破，在抚顺石化、大连石化等实现了工业应用。采用自主技术新建2万吨/年己烯-1装置，生产出纯度达99.2%以上的己烯-1共聚单体产品，主要技术指标达到国际先进，为公司生产高附加值聚乙烯产品创造了条件。
开发燃气管专用料占领市场制高点。“十二五”期间，中国石油通过分子设计，实现管材高耐压等级的结构特点及分子调控方向，形成了地暖管、超高分子量聚乙烯管等的生产技术工艺包，累计生产承压水管专用料超过200万吨，生产燃气管料3.8万吨，占领了国内塑料管材的高端市场。
车用聚烯烃开发促进汽车轻量化。汽车工业不仅要求合成材料具备环保、翘曲变形小、优异的刚韧平衡性、成型周期短等高性能，而且要求材料单一化，减少应用牌号。中国石油开发出汽车保险杠和汽车油箱专用料，形成低气味聚烯烃产品生产技术，开发的低气味SP179得到金发科技和普利特公司的认可。
聚烯烃清洁化生产技术实现突破，填补国内医用料、电缆料等领域空白；形成无规共聚聚丙烯和超洁净生产技术，医用聚烯烃研究开发获突破性进展：成功开发了系列医用聚烯烃产品，粒料符合生物安全性要求，达到医用包装材料的使用要求，取得医药包材注册生产许可证
高性能聚酯及碳纤维：满足国计民生和国家重大战略需求
21世纪以来，随着常规聚酯生产技术的不断国产化，技术和市场竞争日益激烈。中国石油以开发差别化聚酯切片作为企业竞争生存发展方向，开发满足包装、环境卫生等特殊领域需求的非纤维用聚酯。其中热灌装瓶级和PETG共聚酯先后被评为中国石油自主创新重要产品。
高性能共聚酯生产技术步入国际先进行列。“十二五”期间，仅辽阳石化形成10余种系列聚酯新产品和聚合单体生产技术。其中PETG共聚酯实现重大突破，开发的成套技术首次在10万吨/年聚酯装置上应用，打破了国外垄断，实现从空白到国际先进的跨越，成为世界第三家PETG共聚酯生产企业。继PETG共聚酯之后开发的光学膜聚酯新产品也获突破性进展，在国内获得一定发展空间。
碳纤维是近年来国家重点发展的领域，中国石油经过数十年自主开发出碳纤维及原丝生产成套技术，建成百吨级工业装置，产品满足了国防军工急需。开发出采油用碳纤维抽油杆和配套工具的制备技术，可满足油田深井、超深井、腐蚀井使用要求。
尽管依然在追赶，但无论是高附加值聚烯烃新产品，还是环保化功能化系列新材料，中国石油“十二五”形成的合成材料新技术，正源源不断地惠及国计民生，也将是“十三五”及今后研究开发的重点方向。
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