超高分子量聚乙烯行业分析框架

中心思想

超高分子量聚乙烯：高性能材料与广阔市场前景

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为一种综合性能优异的工程塑料，凭借其卓越的耐磨性、低摩擦系数、高抗冲击性、耐化学药品性及耐低温性等特点，在多个关键领域展现出广泛的应用潜力。本报告深入分析了UHMWPE及其主要下游产品——纤维和锂电池隔膜的市场格局、技术壁垒、供需现状及发展趋势，揭示了该材料在国防装备、海洋产业、安全防护、体育器械以及新能源汽车等领域的战略价值和增长动力。

国内产能加速扩张与国产替代机遇

近年来，全球UHMWPE产量和需求量持续增长，国内厂商在技术上取得突破，产能扩张显著加速。特别是在UHMWPE纤维领域，我国产能已占据全球半壁江山，但高端产品仍有待突破。在锂电池隔膜专用料方面，尽管国内市场高度依赖进口，但随着原材料制备技术和隔膜加工工艺的提升，国产替代进程正在加速，有望满足国内高端锂电池的需求。国防装备费用的增加以及新能源汽车和储能市场的蓬勃发展，将共同驱动UHMWPE及其下游产品的市场需求持续快速增长，为相关国内企业带来重要的发展机遇。

主要内容

01 超高分子量聚乙烯行业格局梳理

UHMWPE：卓越性能与多元应用

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种线性结构的工程塑料，其分子链长且排列紧密，赋予其独特的优异性能。UHMWPE的耐磨性位居塑料之首，比碳钢、黄铜耐磨数倍，是普通聚乙烯的数十倍以上，且随分子量增加而提高。其摩擦系数低，可与聚四氟乙烯媲美，是理想的润滑材料。此外，UHMWPE还具备优异的抗水性（吸水率在工程塑料中最低）、耐冲击性（比聚碳酸酯高3-5倍）、耐化学药品性、耐低温性（最低使用温度可达-269℃）、良好的不粘性、无毒性及优良的电气绝缘性能。这些特性使其在人工关节、管道、板材、纤维等领域应用广泛。例如，其拉伸强度高达3-3.5GPa，拉伸弹性模量高达100-125GPa，使其成为高性能材料的典范。

核心技术壁垒：催化剂与聚合工艺

UHMWPE的生产技术壁垒主要体现在催化剂和聚合工艺上。 催化剂方面，Ziegler-Natta（Z-N）催化剂因其制备简单、成本低、耐杂质等优点，是目前工业化生产UHMWPE应用最广泛的催化剂，但存在共聚能力欠佳、分子量分布宽等问题。茂金属催化剂和非茂过渡金属催化剂虽在活性和产品性能上有所提升，但受限于分子量偏低、成本高或负载化技术未解决等问题，尚未实现工业化应用。目前，国际巨头如美国Celanese、日本三井油化以及国内企业如上海化工研究院有限公司等均以Z-N催化剂为主。 聚合工艺方面，工业装置大多采用淤浆聚合，主要包括搅拌釜工艺（如Hostalen工艺和三井CX工艺）和环管工艺（如Phillips单环管工艺和Ineos InnoveneS双环管工艺）。Hostalen搅拌釜工艺因操作压力和温度低、操作弹性高、生产灵活且稳定性好，以及催化剂耐杂质能力强，占据全球UHMWPE聚合工艺三分之二以上份额。环管工艺则以其强大的撤热能力和高产能著称，但对催化剂要求较高。国内UHMWPE生产工艺发展迅速，上海化工研究院和东方石化助剂二厂的技术均采用改进的Z-N催化剂和淤浆法聚合工艺，其中东方石化助剂二厂的万吨级装置已稳定运行近20年，产品质量达到国际先进水平，出口量占世界总产量的10%左右。

国内产能加速扩张与下游需求结构演变

全球UHMWPE产量和需求量同步增长，据同益中招股书披露，2021年全球产量和需求量分别达到38万吨和36.7万吨。国际市场长期由塞拉尼斯、帝斯曼等巨头主导，但近年来国内厂商技术突破，产能扩张加速。截至2022年6月，国内UHMWPE产能合计约16.8万吨/年，另有约21万吨/年拟新建产能，显示出强劲的增长势头。 在下游应用方面，UHMWPE消费结构正在发生显著变化。据中国化信-咨询数据，2021年我国UHMWPE总消费量为18.8万吨，同比增长19%。其中，UHMWPE纤维是最大的应用领域，占比31%；电池隔膜、板材和工业管材分别占比28%、22%和15%。展望未来，随着储能电池与动力电池的迅猛发展，电池隔膜有望成为UHMWPE最大的消费领域。预计到2026年，UHMWPE树脂总消费量将达41.2万吨，年均复合增长率（CAGR）为17%，其中纤维和电池隔膜的总消费量占比将达到四分之三。

02 超高分子量聚乙烯纤维行业格局梳理

UHMWPE纤维：高性能材料的战略价值

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维，作为继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高性能纤维，具有超高强度、超高模量、低密度、耐磨损、耐低温、耐紫外线、抗屏蔽、柔韧性好、冲击能量吸收高以及耐强酸、强碱、化学腐蚀等众多优异性能。其比强度是优质钢材的15倍，碳纤维的2.6倍，芳纶纤维的1.7倍；在抗冲击性能方面，其复合材料的比冲击总吸收能量是碳纤维的1.8倍、芳纶的2.6倍，防弹能力是芳纶装甲结构的3.6倍。这些特性使其成为军事装备、海洋产业、安全防护、体育器械等领域的理想材料，尤其在个体防弹防护领域逐步取代芳纶成为首选。

国内UHMWPE纤维产业发展与高端突破

国内UHMWPE纤维产业自2005年实现技术突破后，以同益中、湖南中泰、宁波大成为代表的企业实现了批量化生产，打破了海外技术垄断，填补了国内空白。目前，国内企业研发和生产的产品在主要指标和功能方面已达到国际领先知名品牌的同等水平，实现了在部分军工装备领域（如海军舰艇缆绳、武警和陆军防弹衣）的进口替代。然而，尽管2011年之后我国UHMWPE纤维产能已超过全球总产能的50%，但整体呈现中低端产能富余、高端产能紧缺的局面。在抗蠕变等高端产品以及医用缝合线、雷达天线罩等细分应用领域，我国仍处于起步阶段，产品一致性、稳定性及高端性能有待进一步提升，需持续进行产品及应用研发以实现“从有到优”的突破。

纺丝工艺：干法与湿法并存

UHMWPE纤维的纺丝工艺主要分为干法和湿法两大类。 干法工艺以十氢化萘为纺丝溶剂，流程短、经济环保，制备的纤维表面平整、缺陷少、柔软、结晶度高、密度大、熔点高、溶剂残留低。荷兰DSM、东洋纺、仪征化纤、上海化工研究院有限公司等均采用干法工艺。关键技术包括树脂溶胀、纺丝溶液均匀下料、溶剂充分挥发及超倍热拉伸。 湿法工艺采用高沸点不易挥发溶剂（如白油、矿物油、煤油），纺丝加工温度调节范围大，但后期需进行萃取和干燥，环保压力较大。湿法工艺是目前国内外纤维企业应用更广泛的技术路线，最早由美国Honeywell公司于1985年实现产业化，日本三井公司于1988年商业化生产。我国于2000年左右实现产业化生产，目前有同益中、爱地、九九久、中泰等十余家公司，占全球产销量的60%以上，但以中低端产品为主，市场竞争激烈。湿法路线的未来发展方向是优化工艺、提高纤维力学性能、稳定性和功能性，以克服传统工艺的缺陷。

全球UHMWPE纤维供需与增长驱动

2019年全球UHMWPE纤维总产能约6.46万吨，其中荷兰帝斯曼、美国霍尼韦尔、日本东洋纺等国际巨头占据主要份额，产品主要应用于军事装备、海洋产业、安全防护等中高端领域。2021年我国UHMWPE纤维总产能约4.3万吨/年，主要集中在江苏九九久、山东爱地、北京同益中和仪征化纤等企业，产量排名前三的分别是江苏九九久、北京同益中和仪征化纤。 我国UHMWPE纤维需求量保持持续较快增长，主要来源于军事装备、海洋产业和安全防护等领域。2015年至2019年，中国UHMWPE纤维需求量复合增长率为19.87%；预计2020年至2025年，复合增长率将达15.05%。 国防装备费投入增加是拉动UHMWPE纤维需求的重要因素。UHMWPE纤维因其优异的耐冲击性、高比能量吸收、轻质等优势，广泛应用于直升飞机/坦克/舰船装甲防护板、雷达防护外壳罩、导弹罩、盾牌、降落伞、防弹头盔、防弹衣等军事产品。近年来，包括美国、欧盟、俄罗斯、中国在内的多个国家军费支出占GDP比重有所提升，推动全球军费支出小幅增加，这将极大地推动UHMWPE纤维在国防领域的应用需求。 传统下游需求也保持旺盛。在海洋产业，UHMWPE纤维以其轻质、高强、耐腐蚀、耐紫外线等特性，迅速成为海上用绳缆、船舶系泊绳、远洋渔网和海上养殖网箱等的主要材料。2019年我国海洋产业UHMWPE纤维需求量为1.03万吨，预计2025年有望达到2.46万吨，年均复合增速15.62%。在安全防护领域，以UHMWPE纤维为代表的高质量防护用品应用不断提高。2019年国内安全防护UHMWPE纤维需求量约为0.81万吨，预计2025年将达到2.32万吨，年均复合增速19.17%。在纺织领域，UHMWPE纤维因其冰凉感、自润滑性、耐磨性等特性，在床上用品、窗帘、牛仔面料等民用纺织品中应用日益广泛。2019年我国纺织领域需求量约为0.42万吨，预计2025年将达到1.30万吨，年均复合增速20.72%。在体育产业，UHMWPE纤维制成的鱼线、球拍网线、登山绳、滑雪板等体育用品，因其舒适性、凉感性、高强度、轻量化和耐磨等优异特性，需求也随大众体育和健身运动的爆发式增长而快速增长。

03 超高分子量聚乙烯锂电隔膜行业格局梳理

锂电池隔膜：关键组件与UHMWPE的优势

隔膜是锂电池内层组件中技术壁垒最高的材料，直接决定电池的使用性能和安全性。它是一种具有多孔网络结构的绝缘材料，平均孔径0.03～0.10μm，主要作用是分隔正负极、防止短路，同时允许锂离子自由通过。隔膜性能要求包括良好的电子绝缘性、适宜的孔径和孔隙率、化学和电化学稳定性、良好的浸润性、优异的力学强度、热稳定性以及高安全性（如自动关断保护）。目前，聚烯烃隔膜（以PE、PP为主）是商业化锂电池隔膜的主流。 UHMWPE隔膜是锂电池隔膜中的高端产品，其高分子量决定了其在制备锂电池隔膜方面的优势，如耐磨损、耐冲击、耐化学腐蚀、耐低温，力学性能和耐热性优于普通PE、PP。特别是在高温下，UHMWPE熔体呈凝胶状，熔而不塌，对过充或温度突升时的短路、爆炸具有优良的安全保护作用，更适用于高效、大功率的动力电池。

市场需求快速增长与国产替代挑战

隔膜约占锂离子电池成本的7%。据彭博新能源财经数据，2021年锂离子电池正极成本占比51%，电池制造过程24%，负极12%，隔膜7%，电解液4%，电池外壳3%。 中国锂电隔膜出货量快速增长。据高工产研锂电研究所（GGII）数据，2021年国内隔膜出货量达到78亿平米，同比增长109.7%，2017年至2021年CAGR达53.64%。2022年上半年出货量54亿平米，同比增长超55%。我国隔膜企业已占据全球市场70%以上的份额。 然而，UHMWPE锂电池隔膜专用料仍以进口料为主，国产替代进程面临挑战。主要原因包括：进口料市场被美国、韩国、德国和日本等少数国家垄断，国内研发和生产起步晚，自主知识产权匮乏；隔膜对原料树脂的杂质含量、批次质量一致性及颗粒形态要求极高，国内企业在配方研究和系统基础研究方面存在不足，导致产品一致性、均匀性、热收缩性能较差，合格率偏低，量产化能力有待提高。2020年我国锂电池隔膜专用UHMWPE料进口量达到1.17万吨，进口依存度45%。

隔膜生产工艺与发展趋势

UHMWPE锂电隔膜的生产可分为干法工艺和湿法工艺。 干法工艺（熔融拉伸法）路线简单，无环境污染，但低温拉伸易导致隔膜穿孔，拉伸倍数小，产品不易做薄，横向拉伸强度差，隔膜呈扁长微孔结构，产品性能相对不佳。 湿法工艺（相分离法或热致相分离法）是未来的主流工艺。它通过添加高沸点小分子造孔剂，经熔融挤出、双向拉伸、萃取造孔剂、热定型等步骤制备。湿法工艺制成的隔膜可以做到很薄，孔隙率和孔径大小更易控制，力学性能和均一性更好，适合高能量密度和高安全性的电池。湿法隔膜多用于电动汽车、电动工具、高端数码等对能量密度要求较高的场景。 从市场结构看，2022年上半年中国锂电隔膜市场出货仍以湿法隔膜为主，占比达79%，主要受动力电池市场需求快速增长带动。但随着新能源汽车补贴退坡、磷酸铁锂技术进步以及储能市场兴起，干法隔膜在对能量密度要求不高的电动汽车、电动自行车、储能等领域的需求预计将持续增长。市场价格方面，2022年上半年湿法隔膜价格先升后平，高端隔膜价格稳定；干法隔膜价格先微涨后小幅下滑，主要受新增产能投产超预期影响。 发展趋势方面，涂覆膜与轻薄化是UHMWPE锂电池隔膜的发展方向。通过在基膜上涂覆无机陶瓷材料、PVDF、芳纶等，可提高隔膜的抗穿刺和耐热性、吸液能力，提升电池安全性和寿命。轻薄化则能有效提升锂电池的能量密度和续航能力。此外，通过化学和物理方法改善聚烯烃隔膜对电解液的亲和性也是重要方向。

国产替代进程加速

尽管国内UHMWPE锂电池隔膜专用料高度依赖进口，但国产替代进程正在加速。2020年，我国仅南京塞拉尼斯和扬子石化有锂电池隔膜专用UHMWPE料量产产品，累计年产量约1.4万吨。东方盛虹子公司斯尔邦石化2万吨/年的UHMWPE项目计划于2022年底投产，主要应用于锂电隔膜。联泓新科2万吨/年UHMWPE项目已于2022年7月开工，预计2024年上半年投产，可生产隔膜料与纤维料。随着原材料树脂制备技术和隔膜加工工艺及表面改性技术的提升，国产UHMWPE树脂的品质有望改善，高端湿法隔膜有望完全实现国产化，满足国内高端锂电池需求。

04 其他子行业及相关上市公司

UHMWPE在管材、板材、型材领域的应用

UHMWPE管材以其突出的耐腐蚀性、耐热、耐磨、对输送介质无污染性、使用寿命长、制造安装费用低等优异性能，在石油化工、河海疏浚、尾矿输送、海洋浮标等领域得到了广泛应用。其耐磨性比HDPE高4倍，是碳钢、不锈钢的7～10倍，摩擦系数仅为0.07～0.11，自润滑性优异；冲击强度高，特别是在低温条件下仍有相当高的冲击强度；还具有优良的抗内压强度、耐环境应力开裂性等。 UHMWPE板材、型材广泛应用于各类护舷板、车厢滑板、煤仓衬板、旱冰滑板、铁路公路桥梁支座垫片以及人工关节等领域。目前市场上超过90%的人工关节材料中的衬垫为UHMWPE材料。UHMWPE于1960年首次应用于制作人工关节衬垫，随后发展出交联UHMWPE（1998年获FDA批准）和维生素E聚乙烯（2009年获FDA批准），大幅降低了关节磨损。我国从1990年起逐渐使用UHMWPE制作关节衬垫，但国产UHMWPE在分子量、成型加工工艺及关节制造工艺等方面仍有待提升，以延长人工关节的临床使用寿命。

行业主要公司概览

报告提及了多家在UHMWPE行业布局的上市公司及相关企业：

• 东方盛虹：子公司斯尔邦石化2万吨/年的UHMWPE项目计划于2022年底投产，主要应用于锂电隔膜。
• 联泓新科：投资7.9亿元新建2万吨/年UHMWPE和10万吨/年醋酸乙烯联合装置，预计2024年上半年建成投产，产品包括隔膜料和纤维料。
• 同益中：国内首批掌握UHMWPE纤维生产技术并实现产业化的企业之一，2021年拥有UHMWPE纤维产能3320吨/年，另有2240吨/年在建，预计2023年底投产。
• 扬子石化：2017年首次实现UHMWPE隔膜专用料YEV-4500的工业化试生产，填补国内空白。
• 大庆石化：2022年7月首次生产锂电池隔膜专用料UHMWPE，产出230吨料体达到预设指标。
• 辽阳石化：2020年UHMWPE投产并实现3个产品牌号自由切换，2021年产量突破8000吨，2022年利用自主研发的串联淤浆工艺实现串联生产。
• 天津石化：10万吨/年UHMWPE装置是天津南港乙烯项目的重要组成部分，预计2023年建成。
• 燕山石化：新产品锂电池隔膜用特高分子量聚乙烯专用料已在下游成功应用，实现超薄锂电池隔膜批量稳定生产。

05 风险提示

行业面临多重风险：

• 市场竞争加剧风险：UHMWPE及其下游产品市场前景良好，吸引国内外企业大量投入，产能扩张可能导致竞争日益激烈。国际巨头凭借品牌知名度和市场影响力，可能采取更激进的竞争策略。
• 项目建设和市场开拓不达预期的风险：防疫、施工环境等不确定性可能导致项目建设进度滞后。锂电隔膜领域终端客户集中度高，产品开发和客户认证周期长，存在认证不顺利或市场开拓不及预期的风险。
• 技术升级迭代风险：竞争对手或潜在竞争对手可能率先在UHMWPE及其下游材料领域取得重大技术突破，推出更先进、更具竞争力的产品。
• 环保风险：新材料行业环保