[中國石化報]華誼集團上海化工研究院專家介紹,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是分子量100萬以上的聚乙烯,外觀為乳白色粉狀物。性能和分子量的關系是:分子量越高,拉伸強度、耐磨性能等越高,但屈服強度、伸長率等越低,加工性能越差。
我國是世界上超高分子量聚乙烯產業鏈最全的國家,下游產品有纖維、管材、膜材料、板材、型材等。
UHMWPE樹脂耐磨性能優異,一般是碳鋼的7倍、銅的27倍、尼龍66的4倍;抗沖擊強度居塑料材料之首,是尼龍的7倍、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的5倍、聚甲醛的10倍;摩擦系數低,與聚四氟乙烯相當,是尼龍66的三分之一、聚甲醛的一半。
截至2023年底,全球UHMWPE樹脂總產能約43萬噸/年,其中我國產能約22萬噸/年。2023年我國UHMWPE樹脂凈進口量8.6萬噸,比上年增長16.3%。
國內UHMWPE樹脂投資熱情較高,規劃在建項目達14個,總產能至少為75萬噸/年,預計2024~2028年,我國新建裝置有62萬噸/年產能投產。
過去5年,全球UHMWPE樹脂需求增長迅速,主要來自新能源汽車等終端應用快速發展,2018~2023年年均增長率13.1%。2023年全球UHMWPE樹脂消費量總計39.7萬噸,比上年增長6.4%,其中,我國需求量為21.5萬噸,是全球最大消費市場。
全球UHMWPE樹脂還處在快速發展階段,隨著樹脂解纏結聚合技術與功能化改性技術水平提升,以及下游相關制品加工工藝技術不斷升級,應用領域將逐步拓寬。
我國UHMWPE樹脂第一大消費領域是鋰電池隔膜,2023年消費量為11.6萬噸,占比達54%,較2022年增長23.5%,但我國自主供應仍不足,超半數隔膜料需要進口。2023年我國新能源汽車銷量949.5萬輛,2025年有望突破1200萬輛。2023年國內鋰電池隔膜出貨量176.9億平方米,產值超250億元,全球市場占有率達80%。在鋰電池四大關鍵材料中,僅隔膜未完全國產化,國內隔膜樹脂需求超10萬噸,但隔膜樹脂及制膜技術被美國塞拉尼斯、韓國大韓油化等公司壟斷,仍依賴進口。
第二大消費領域是板材、異型材與棒材,2023年消費量為4.2萬噸,占比19%,主要用于制作齒輪、滑動座、軸承襯墊、煤倉和滑槽襯里等,制品生產工藝相對簡單,設備投資規模不大,生產規模普遍較小。UHMWPE樹脂是“以塑代鋼”的高性能材料,廣泛用于橋梁墊片、海洋浮標、鋼塑管道。UHMWPE樹脂注塑生產異型零部件市場廣闊,與尼龍材料相比可減重15%以上、耐紫外線性能提升3倍。
第三大消費領域是纖維,2023年消費量為3.5萬噸,占比16%,產品有防彈衣、高性能系泊纜、防切割手套等,目前國內纖維用UHMWPE樹脂原料80%以上已經國產化。
UHMWPE纖維是三大高性能纖維之一,是現代防護材料首選,軍民應用前景廣闊。近年來,國家和地方制定了一系列產業支持政策,促進超高分子量聚乙烯纖維及其復合材料的開發。
全球UHMWPE纖維產能6.7萬噸/年,我國為4.5萬噸/年,是全球最大生產國,但美國埃萬特、美國霍尼韋爾和日本東洋紡壟斷高端產品技術。我國多家企業正積極布局擴充產能,預計5年內新增產能4.8萬噸/年。
全球范圍對高強度、高性能UHMWPE纖維需求穩步增長。2023年,全球UHMWPE纖維的需求量為5.47萬噸,我國為3.38萬噸,占全球需求的六成以上。UHMWPE纖維的發展趨勢是高強、功能型、低成本。
第四大消費領域是工業管材,2023年消費量1.2萬余噸,占比6%,主要用于石油化工、煤炭、采礦、電力等重工業的液體和氣體輸送,應用增速偏慢。
其他消費領域包括濾材及人工關節等,由于研發難度大,應用市場發展偏慢。
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