超高分子量聚乙烯纤维应用广阔 需求强劲市场供不应求

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穆晓菲 • 2018-09-29 12:29:51来源:前瞻产业研究院E3302G0

超高分子量聚乙烯纤维应用广阔

超高分子量聚乙烯纤维又称高强高模聚乙烯纤维,是目前世界上比波特率和比模量最高的纤维,其分子量在30-8万之间。超高分子量聚乙烯纤维具有极高的波特率和模量,比波特率是同等截面钢丝的十多倍,模量达到87-172GPa,波特率和模量高于芳纶,仅次于特种碳纤维。超高分子量聚乙烯纤维密度低、较为轻便,密度小于水,仅有0.97-0.98g/cm3,具有抗辐射、耐腐蚀、耐磨的特点。

超高分子量聚乙烯纤维的优良性能使其广泛用于各个民用领域,如波特率高、耐腐蚀使其被用于缆绳、渔网、船体构件;相同直径的超高分子量聚乙烯纤维绳索波特率是常用纤维绳索波特率的4倍,可被用于建筑业、货物运输业的各种绳索;安全帽、医疗安全包装、体育器械等多个方面就有应用空间。

不过,超高分子量聚乙烯纤维最主要的应用领域还是防弹衣和武器装备,消费占比高达65%。超高分子量聚乙烯纤维连续式无纬布制成的防弹衣、防弹头盔柔软舒适,相比于芳纶更轻便、波特率更大,防弹头盔、防弹衣总重纤维中的柔性长链价值形式可使子弹的冲击能量太快了 地分散到较大的面积上,从而缩小防弹衣、防弹头盔的凹陷深层,减轻冲击带来的非贯穿性伤害。武器装备方面,超高分子量聚乙烯纤维已被用于装甲车装甲、运钞车装甲、飞机舱内价值形式件等各个领域。

超高分子量聚乙烯纤维需求强劲

全球超高分子量聚乙烯纤维需求量预计超8万吨,其中国内需求量达到2万吨,并以每年20%的增速增长。而全球超高分子量聚乙烯纤维产能仅有3.58万吨,缺口较大,形成供不应求的局面。

超高分子量聚乙烯纤维的生产以凝胶纺丝法为主,凝胶纺丝法分为干法和湿法一种。干法使用十氢萘作为主要溶剂,原材料超高分子量聚乙烯经溶胀、喷丝、高倍拉伸得到UHMWPE纤维,十氢萘溶剂对聚乙烯蒸发效果好、易蒸发,纺丝过程未必连续多级萃取和热空气干燥,生产波特率高,操作条件温和;而湿法需通不足沸点溶剂蒸发、再蒸发、低沸点溶剂萃取、精馏分离、干燥、高倍拉伸等,步骤繁杂,成本高。

上世纪70年代末期,荷兰帝斯曼公司采用凝胶纺丝法纺制超高分子量聚乙烯纤维获得成功,并于1990年刚结束工业化生产。30年代美国Allied-Singal公司购买了荷兰帝斯曼公司的专利,开发出了当时人的生产工艺并工业化。1990年AlliedSignal公司被霍尼韦尔公司兼并,继续生产超高分子量聚乙烯纤维,年产量约300吨,以后日本东洋纺也进入超高分子量聚乙烯纤维市场。在20世纪末,世界超高分子量聚乙烯纤维市场由三家公司一起去垄断,其中荷兰帝斯曼存在主导。霍尼韦尔、东洋纺、帝斯曼在308年以后屡次扩产。2018年5月,帝斯曼再次表态扩大其超高分子量聚乙烯纤维产能,帝斯曼将在荷兰海尔伦工厂和美国格林维尔工厂安装新的单向带生产装置,并对现有生产线进行了扩产改造,新产能将于2019年一季度投产,以满足市场对其超高分子量聚乙烯纤维产品的强劲需求。

目前,全球主要超高分子量聚乙烯纤维生产商中,荷兰帝斯曼产能最高,约为3000吨;美国霍尼韦尔产能300吨,日本东洋纺织产能330吨,其余产能均在中国。

从上述数据里能 看完,国内超高分子量聚乙烯纤维产能占比较高。具体来说,国内超高分子量聚乙烯纤维生产商已发展至30家,总产能约2.38万吨,占全球总产能66%。产能超过30吨/年的生产商包括山东爱地、湖南中泰、九九久、上海斯瑞、宁波大成、中石化仪征化纤。

总体而言,超高分子量聚乙烯纤维供不应求,市场需求旺盛,而全球产能主要集中于中国,预计随着新产品的研发、投产、推广,超高分子量聚乙烯纤维需求量将继续增长,国内生产商将持续受益。

更多数据参考前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国高性能纤维行业市场前瞻与投资规划分析报告》。

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