（1）超高分子量聚乙烯纤维概况
超高分子量聚乙烯纤维是目前世界上比强度与比模量最高的纤维，是采用平均相对分子量在 100 万以上的聚乙烯作为原料，通过特殊纺丝工艺制造的一种高性能纤维，是继碳纤维、硼纤维和芳纶纤维之后出现的第四大特种纤维。超高分子聚乙烯纤维具有高取向度，高结晶度，微纤沿拉伸方向排列规整度高，此结构赋予其良好的机械性能例如高比强度与高比模量、耐磨损、耐低温、柔韧性好等诸多优异性能。
举例来说，超高分子量聚乙烯纤维的抗冲击韧性非常好，具有较强的比冲击吸收能量，其程度是玻璃纤维复合材料的 1.8 倍、芳纶的 2.6 倍、碳纤维的 3倍，因此超高分子量聚乙烯纤维在防冲击与吸能领域有非常好的应用，例如用作防弹衣、防砸头盔、防切割手套、警用防刺服等。同样值得注意的是，在同等纤维强度下，超高分子量聚乙烯纤维具备较明显的轻质优势，碳纤维、芳纶的密度分别为 1.5~2.0g/cm3、1.3~1.5g/cm3，相比之下超高分子量聚乙烯纤维密度一般略低于 1.0g/cm3。除此方面外，超高分子量聚乙烯纤维还被广泛用于制作绳缆、渔网、体育器械等应用方向，或被用于融入其他材料形成复合材料以改变材料性能，此方面同样为超高分子量聚乙烯纤维未来的发展奠定了坚实的基础。
（2）超高分子量聚乙烯纤维行业发展现状
①全球超高分子量聚乙烯纤维市场情况
近年来，超高分子量聚乙烯纤维在产品性能逐渐提升、应用领域稳步拓展，产能规模不断加码三重因素带动的背景下，其需求在全球范围内稳定增长。根据前瞻产业研究院发布的数据，2020 年全球超高分子量聚乙烯纤维需求量为 9.80 万吨，产能为 6.56 万吨，产能缺口达33.06%，预计 2020-2025 年全球超高分子量聚乙烯纤维需求量将维持 10%-15%的增长速度，到 2025 年需求量将达到 16.50 万吨。
2022 年全球超高分子量聚乙烯纤维的需求量约为 12.68 万吨，2020 年至 2022 年复合增长率达 13.75%，到 2026 年需求量将达到 22.72 万吨。
②我国超高分子量聚乙烯纤维市场情况
我国超高分子量聚乙烯纤维的产业化时间晚于国际市场，但市场需求量逐年攀升，由 2015 年的约 2 万吨攀升至 2022 年的 6.76 万吨，期间增速约 19%。我国于 2019 年在《重点新材料首批次应用示范指导目录》中将超高分子量聚乙烯纤维定义为关键战略材料；同年，国内超高分子量聚乙烯纤维的理论需求量4.25 万吨首次超越了国内产能 4.10 万吨，并在 2020 年显现出差距扩大的趋势，未来国内整体行业的供需关系将更加显现出供不应求的趋势。2022 年中国超高分子量聚乙烯纤维需求量为 6.76 万吨，产能为 4.78 万吨。
我国超高分子量聚乙烯纤维产业需求的快速增长可进一步分拆至各个细分应用领域驱动所带来的增长，这些应用领域主要包括国防装备、海洋产业、与安全防护领域等。根据前瞻产业研究院统计，我国超高分子量聚乙烯纤维细分安全防护领域市场需求量由 2015 年的 0.14 万吨迅速拓展至 2019 年的 0.81 万吨，预计 2023 年国内市场将存在 1.69 万吨用于安全防护领域的超高分子量聚乙烯纤维的整体需求，2015 年至 2023 年的期间增速高达 36.53%。后续，随着产业政策的加码支持与应用领域需求的不断拓宽，各细分领域将为超高分子量聚乙烯纤维带来庞大的市场需求。
（3）超高分子量聚乙烯纤维行业发展趋势
从行业端出发，在国内外需求快速增长的背景下，超高分子量聚乙烯纤维近年在国内产能缺口有所扩大。据前瞻产业研究院统计，国内超高分子量聚乙烯纤维使用需求在 2019 年达到 4.25 万吨，同年产能仅为 4.1 万吨，产能缺口约0.15 万吨；根据中商研究院发布的数据，2022 年产能缺口持续扩大至 1.98 万吨，需求端显现出更强的增长动能。
除传统特种防护、军事装备用纤维外，超高分子量聚乙烯纤维在民用安防、海洋产业等领域需求也表现出高速增长趋势，在民用安防领域，超高分子量聚乙烯纤维具有良好的纺织加工性能，由该纤维制成的面料兼顾透气、舒适、耐磨、寿命长等优势；在海洋产业，超高分子量聚乙烯纤维与钢丝缆绳相比具有轻质、高强、不吸水、绝缘性好等优势。
至 2025 年来源于安全防护与海洋产业的需求占比亦有望分别提升至 20%以上，为整体行业快速扩容奠定坚实基础。除现已形成规模计入统计军事装备、海洋产业、安全防护、纺织、体育器械、建筑等细分领域，超高分子量聚乙烯纤维在其余多种领域的应用。
从技术端出发，断裂强度与抗蠕变性能是衡量超高分子量聚乙烯纤维表现的两个重要指标，尽管此种材料已具有众多优越性能，例如高比模量、耐磨损、耐低温、柔韧性好等。但由于结构上的特点，超高分子量聚乙烯纤维的熔点仅为 140 摄氏度左右，在载荷作用下抗蠕变性能较差，蠕变为随时间推移固体材料应变时间延长的现象，此情况随着使用温度的升高更加明显。为了实现改善材料性能、环保生产、应用领域更广泛等目标，行业内在制备超高分子量聚乙烯纤维的技术路线上形成了几种趋势与尝试。
在制备路径方面，国内企业大多选择相对成熟的湿法路线，但制备过程中的纺丝溶剂需要在纺丝后期进行萃取和干燥，技术路径虽较为简单，但需更加关注环保与安全生产潜在的问题。相比之下，以荷兰 DSM 为代表的干法制备路线可满足未来持续趋严的环保要求。但此种工艺技术对调节聚乙烯树脂的分子量与粒径分布提出了较高的要求，需配合以挤出机特定的压力与对树脂的溶胀状态的控制，方能制成性能表现较好的超高分子量聚乙烯纤维材料。
荷兰 DSM生产的 Dyneema 纤维断裂强度可达到 43cN/dtex，2022 年 9 月美国 Avient 完成对荷兰帝斯曼超高分子量聚乙烯纤维业务收购；相比之下，国内主流产品断裂强度多集中于 30~35cN/dtex 区间，仍有技术突破的空间。通过持续优化升级工艺路线可进一步拓宽超高分子量聚乙烯纤维在民用领域的应用。同样也由于干法路线制成的纤维光泽较位饱满、制剂残留量较低、材质较为柔软等优点，掌握技术后可进一步拓展至家纺、医用、个体防护等民用领域，以新技术创造新增量。
除上述两种制备技术路线以外，超高分子量聚乙烯纤维的熔融制备路线目前也处于紧密开发阶段。熔融路线具有工艺简单、不需要大量溶剂、生产成本低等优势。日本东洋纺公司已于 2008 年成功研发高强防切割熔融纺聚乙烯纤维并实现工业化生产。国内例如北京化工大学与上海化工研究院也在实验室成功制备了熔纺纤维，与国外的成熟工业化仍存在较大差距。但总体来看，熔纺制备的超高分子量聚乙烯纤维强度只有干法或湿法路线纺丝纤维的 50%左右，后续实验人员通过调节拉伸温度、树脂种类、冷却速度等参数持续改善熔融制备路线的实用性制备，有望早日实现改善性能的工业化量产。
通过尝试新制备路径，调节制备参数以改善性能，未来具有更高断裂强度、更好抗蠕变性能、更轻与柔软材质的超高分子量聚乙烯纤维将持续在现有防护装备、海洋产业、医疗、体育器材等细分领域提升产品性能。同时，性能更佳的纤维材料也可通过满足新需求逐步打开新市场。
例如突破干法制备路径生产的纤维制剂残留量较低，可逐步拓展至手术缝线与医疗包装等领域；通过提升断裂强度的纤维，可进一步拓展至生产高强度海上捕鱼网与系泊缆绳；柔软度表现较好的纤维可用作运动类亲肤材质使用。总的来看，技术改善与应用领域拓展共同构筑了超高分子量聚乙烯纤维产品的供求关系紧张趋势，预计未来超高分子量聚乙烯纤维供不应求的现状将持续。
