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   第5版:中国石化报05版
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超高分子量聚乙烯

提升技术,拓展应用领域

2024年12月18日 来源: 中国石化报  作者:
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    华谊集团上海化工研究院专家介绍,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是分子量100万以上的聚乙烯,外观为乳白色粉状物。性能和分子量的关系是:分子量越高,拉伸强度、耐磨性能等越高,但屈服强度、伸长率等越低,加工性能越差。

    我国是世界上超高分子量聚乙烯产业链最全的国家,下游产品有纤维、管材、膜材料、板材、型材等。

    UHMWPE树脂耐磨性能优异,一般是碳钢的7倍、铜的27倍、尼龙66的4倍;抗冲击强度居塑料材料之首,是尼龙的7倍、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的5倍、聚甲醛的10倍;摩擦系数低,与聚四氟乙烯相当,是尼龙66的三分之一、聚甲醛的一半。

    截至2023年底,全球UHMWPE树脂总产能约43万吨/年,其中我国产能约22万吨/年。2023年我国UHMWPE树脂净进口量8.6万吨,比上年增长16.3%。

    国内UHMWPE树脂投资热情较高,规划在建项目达14个,总产能至少为75万吨/年,预计2024~2028年,我国新建装置有62万吨/年产能投产。

    过去5年,全球UHMWPE树脂需求增长迅速,主要来自新能源汽车等终端应用快速发展,2018~2023年年均增长率13.1%。2023年全球UHMWPE树脂消费量总计39.7万吨,比上年增长6.4%,其中,我国需求量为21.5万吨,是全球最大消费市场。

    全球UHMWPE树脂还处在快速发展阶段,随着树脂解缠结聚合技术与功能化改性技术水平提升,以及下游相关制品加工工艺技术不断升级,应用领域将逐步拓宽。

    我国UHMWPE树脂第一大消费领域是锂电池隔膜,2023年消费量为11.6万吨,占比达54%,较2022年增长23.5%,但我国自主供应仍不足,超半数隔膜料需要进口。2023年我国新能源汽车销量949.5万辆,2025年有望突破1200万辆。2023年国内锂电池隔膜出货量176.9亿平方米,产值超250亿元,全球市场占有率达80%。在锂电池四大关键材料中,仅隔膜未完全国产化,国内隔膜树脂需求超10万吨,但隔膜树脂及制膜技术被美国塞拉尼斯、韩国大韩油化等公司垄断,仍依赖进口。

    第二大消费领域是板材、异型材与棒材,2023年消费量为4.2万吨,占比19%,主要用于制作齿轮、滑动座、轴承衬垫、煤仓和滑槽衬里等,制品生产工艺相对简单,设备投资规模不大,生产规模普遍较小。UHMWPE树脂是“以塑代钢”的高性能材料,广泛用于桥梁垫片、海洋浮标、钢塑管道。UHMWPE树脂注塑生产异型零部件市场广阔,与尼龙材料相比可减重15%以上、耐紫外线性能提升3倍。

    第三大消费领域是纤维,2023年消费量为3.5万吨,占比16%,产品有防弹衣、高性能系泊缆、防切割手套等,目前国内纤维用UHMWPE树脂原料80%以上已经国产化。

    UHMWPE纤维是三大高性能纤维之一,是现代防护材料首选,军民应用前景广阔。近年来,国家和地方制定了一系列产业支持政策,促进超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的开发。

    全球UHMWPE纤维产能6.7万吨/年,我国为4.5万吨/年,是全球最大生产国,但美国埃万特、美国霍尼韦尔和日本东洋纺垄断高端产品技术。我国多家企业正积极布局扩充产能,预计5年内新增产能4.8万吨/年。

    全球范围对高强度、高性能UHMWPE纤维需求稳步增长。2023年,全球UHMWPE纤维的需求量为5.47万吨,我国为3.38万吨,占全球需求的六成以上。UHMWPE纤维的发展趋势是高强、功能型、低成本。

    第四大消费领域是工业管材,2023年消费量1.2万余吨,占比6%,主要用于石油化工、煤炭、采矿、电力等重工业的液体和气体输送,应用增速偏慢。

    其他消费领域包括滤材及人工关节等,由于研发难度大,应用市场发展偏慢。

 

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