超高分子量聚乙烯纤维行业报告：UHMWPE纤维（32页）

行业报告下载 2022年09月06日 11:41 管理员

干法凝胶纺丝所使用的溶剂一般为低沸点、高挥发性且对 UHMWPE 有较好溶解性的十氢萘。UHMWPE 和十氢萘在双螺杆挤出机中混炼成浓度不超过 10%的溶液，随后通过喷丝板挤出，进入通热氮气的甬道以除去溶剂，冷却后形成干态凝胶原丝，接着通过多级的高倍热拉伸制成 UHMWPE 纤维。干法凝胶纺丝工艺的技术难度大，对于回收系统的密闭要求高，但其优势主要在于： 1）流程更短、生产效率高且成本更低；2）溶剂可直接回收、更利于环保；3）在其他条件相同的情况下，干法制备的纤维结晶度、力学性能更高，纤维密度更大，热稳定性也更好；4）光泽好、手感柔软、溶剂残留低，适用于医用、家纺领域。海外荷兰 DSM 公司的 Dyneema 纤维和日本东洋纺的 ICEMAX 系列织物均由干法制成，分别用于医疗和家纺领域。通过技术升级逐步解决抗蠕变、耐热性等难题。除原材料、凝胶纺丝工艺之外，在工艺流程中选择溶剂的浓度、温度、光线等不同的参数以及不同的萃取、拉伸工艺等都对 UHMWPE 纤维产成品的特性产生影响。因此在 UHMWPE 纤维制备过程中，除了必要的原材料、机器设备和技术人员外，需要根据产品性能的需求对参数进行调试和磨合。目前 UHMWPE 纤维行业普遍的痛点在于耐热性能和抗蠕变性能较差，导致其在高温或长时间拉伸的情景下无法使用。根据叶卓然等人的《超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的研究现状与分析》，可以通过添加改性剂、调整紫外线辐射等途径来改变 UHMWPE 纤维表面的粘黏性，在尽量不损失纤维力学性能的前提下提高其耐热性能和抗蠕变性能。军用防护仅是经典应用场景，民用场景需求空间及潜力更大。

UHMWPE 纤维具有高强度、低密度、凉感性、比热容高、导电性低等特性，并且价格低于特性相似的其他高性能纤维，在各类场景均有运用。其下游应用领域主要有军事装备、安全防护、海洋产业、建筑业、纺织业等。前瞻产业研究院预测 2021 年全国 UHMWPE 纤维需求量 5.78 万吨，市场需求增长旺盛，至 2025 年需求量增长至 10.38 万吨，CAGR 为 15.8%；全球需求量从 2021 年的 10.9 万吨到 2025 年的 16.5 万吨，CAGR 为 10.9%。在国防军事领域，UHMWPE 逐步替代芳纶成为防弹首选材料。超高分子量聚乙烯在军事上可以制成防弹衣、防弹头盔、装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩等。其复合材料的比弹击载荷值 U/p 是钢的 10 倍，是玻璃纤维和芳纶的 2 倍多，并且密度大约是芳纶的 2/3 左右，因此制成的防弹服饰保护力更强、穿着更轻便。根据《中国化工新材料产业发展报告（2018）》，欧美超高分子量聚乙烯纤维 70％用于防弹衣、防弹头盔、军用设施和设备的防弹装甲、航空航天等军事领域，而我国由于高端产能有限，在防弹衣和武器装备的占比仅 32%。纺织和体育器材应用，助力 UHMWPE 民用需求走向快车道。在纺织服饰领域，由于 UHMWPE 的凉感性和耐磨损，其制成的夏令服饰家纺更加凉爽舒适、牛仔裤等服饰更耐磨耐穿。如荷兰 DSM UHMWPE 纤维牛仔布的耐磨性和抗撕破强度据称可达普通牛仔布的 7 倍。在体育用品领域，UHMWPE 纤维可以制成安全帽、滑雪板、帆轮板、钓竿、球拍、自行车、滑翔板等，由于其优异特性，较传统材料更耐用、轻便。但目前由于产能有限、价格较贵，UHMWPE 纤维主要用于防弹、防护等领域，在轻工纺织等领域的应用尚未放量。我们认为，较军事领域，民用领域需求更广、覆盖面更大，伴随供给端产能增加，UHMWPE 纤维渗透纺织和体育用品等民用市场，有利于 UHMWPE 纤维行业扩大收入规模和盈利能力。