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  • 2019-04-25
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超高分子量聚乙烯纤维与碳纤维、对位芳纶纤维并称世界三大高性能纤维,本文介绍了超高分子量聚乙烯纤维的性能、市场需求,重点分析了我国超高分子聚乙烯纤维的发展现状。

摘要:超高分子量聚乙烯纤维与碳纤维、对位芳纶纤维并称世界三大高性能纤维,本文介绍了超高分子量聚乙烯纤维的性能、市场需求,重点分析了我国超高分子量聚乙烯纤维的发展现状。

超高分子量聚乙烯是指分子量在150万以上的聚乙烯,是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料,被称为“21世纪的神奇塑料”,其分子量极高,分子链长,因而具有其他常规分子量聚乙烯不具备的机械性能,质量轻、强度高、耐磨损性好、耐冲击性好、耐低温、耐化学腐蚀、自润滑等特性。

超高分子量聚乙烯纤维被广泛应用

超高分子量聚乙烯可以进一步制成超高分子量聚乙烯纤维,于上个世纪70年代由荷兰的帝斯曼公司最先研制成功,它是比强度和比模量最高的纤维之一,具有突出的抗冲击性、抗切割性、耐老化性和抗紫外性,而且电绝缘性好、导热性能佳、耐化学腐蚀;缺点是耐热性差,压缩性差,有可燃性且存在一定的蠕变性。超高分子量聚乙烯纤维与其他高性能纤维材料的性能对比见表1。

表1 几种高性能纤维材料性能对比

(资料来源:国海证券研究所)

超高分子量聚乙烯纤维在军工、民用和航空航天等领域都得到了广泛应用。在航空航天领域,超高分子量聚乙烯纤维应用在飞机翼尖、雷达罩、航天降落伞、飞机吊重物的绳索、高空起球吊索等;在军工领域,超高分子量聚乙烯纤维主要用于制作防切割手套、防弹头盔和防弹衣等;在民用领域,超高分子量聚乙烯纤维主要用于制备缆绳、渔网等;此外超高分子量聚乙烯在体育器械、医疗安全包装、安全帽等产品也得到了应用。

全球超高分子量聚乙烯纤维市场供不应求

目前超高分子量聚乙烯纤维以应用在防弹衣和武器装备为主,消费占比达到65%(见图1)。超高分子量聚乙烯纤维的耐冲击性要好于芳纶纤维,在单兵防弹装备和大型作战平台防弹装甲领域是芳纶纤维的有力竞争对手;超高分子量聚乙烯纤维也被用于运钞车装甲、装甲车装甲等武器装备制造。

图1 全球超高分子量聚乙烯纤维消费结构

(资料来源:前瞻产业研究院)

2017年超高分子量聚乙烯纤维的全球需求量达到5万吨,欧美地区主要将超高分子量聚乙烯纤维应用在防弹衣和防弹头盔等领域,需求量最大;日本主要应用在缆绳、渔网、防护用具;旺盛的市场需求拉动超高分子量聚乙烯纤维的全球销售额超过160亿美元。目前的全球超高分子量聚乙烯纤维主要生产企业包括荷兰帝斯曼、美国霍尼韦尔和日本东洋纺三家,总产能约为4.3万吨/年,超高分子量聚乙烯纤维全球市场呈现供不应求的局面,预计未来5-10年需求量将持续增长,可达到6-10万吨/年。

我国超高分子量聚乙烯纤维产业正处于快速发展阶段

我国的超高分子量聚乙烯纤维产业化起步晚,上世纪80年代才开始进行相研究,但发展较快,主要体现在以下几个方面。

技术方面:中国纺织科学研究院、盐城超强高分子材料工程技术研究所、天津工业大学、东华大学等科研院所和高效先后进行了一系列技术突破,开发了高浓度原液纺丝技术,继美国、荷兰之后,我国成为世界上第三个拥有自主知识产权生产超高分子聚乙烯纤维的国家。

产能方面:中国超高分子量聚乙烯纤维产业自2000年后发展十分迅速,目前我国已经有30家超高分子量聚乙烯纤维生产企业,总产能2.25万吨/年,全球总产能53%的产能在中国(见图2),目前有十家企业年产能超过1000吨,其中最大的北京同益中特种纤维技术开发有限公司,产能达3500吨/年。

图2 超高分子量聚乙烯纤维全球产能分布情况

(资料来源:国海证券研究所)

市场需求:目前,我国军工、海洋工程等领域对超高分子量聚乙烯纤维的需求巨大且逐年攀升,主要应用在缆绳材料、防弹衣和防切割手套等,国内每年超高分子量聚乙烯纤维的年需求量为2万吨,占全球总需求量的40%,且预计每年增速将超过30%,2020年可达到3.5万吨。

我国超高分子量聚乙烯纤维产业发展当前也存在一些问题,主要在于欠缺在高端产品方面有竞争力的企业。国内厂家目前采用湿法纺织路线生产,该工艺较复杂且对环境有污染,产品质量与生产效率相比发达国家也有一定差距,因此目前国内企业产品主要聚焦于中低端市场,高端产品仍然依赖进口。

结语

超高分子量聚乙烯纤维因其优越的性能而在多个领域广泛应用,全球市场呈现供不应求的局面;我国超高分子量聚乙烯纤维产能高,市场需求大,技术上有所突破,发展较为迅速,但目前高端产品依赖进口,还有较大提升空间。


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