超高分子量聚乙烯纤维行业发展情况
思瀚产业研究院    2022-10-07

1、超高分子量聚乙烯纤维概况

（1）产品简介

超高分子量聚乙烯纤维是继碳纤维、芳纶后第三代高性能纤维，是目前工业化高性能纤维中比强度和比模量最高的纤维，性能优异，壁垒较高。超高分子量聚乙烯纤维是分子量在100万以上的聚乙烯树脂所纺出的纤维，强度相当于钢丝的15倍、芳纶的1.6倍，冲击收能比对位芳纶高近一倍，拥有耐磨、耐光、能量吸收率高、柔软易弯曲、密度比水小等物理属性以及耐腐蚀等化学属性，具备超高强度、重量轻、耐冲击等优异特性。

注：①模量越大表明纤维抵抗变形的能力越好，断裂伸长率越大表示其柔软性能和弹性越好；②数据来源于华安证券纺织制造行业专题

（2）产品发展历程

上世纪70年代后期，荷兰DSM公司以粉末状超高分子量聚乙烯为原料，采用全新的冻胶纺丝及超倍拉伸技术，制得了高强高模的聚乙烯纤维，之后将该项专利同美国Honeywell和日本东洋纺合作，在1990年开始工业化生产并且不断提升纤维品质扩大使用规模。国外龙头企业采用技术封锁、价格操纵等手段垄断了超高分子量聚乙烯纤维的全球销售市场，并一度将其列为禁止向社会主义国家销售的商品。

我国80年代开始研发超高分子量聚乙烯纤维的制备，并将这项技术逐步从高校实验室发展至工业企业，实现技术突破后，北京同益中、江苏九九久等国内企业形成了较为完整的规模化生产能力，在部分应用领域实现进口替代，目前国内超高分子量聚乙烯纤维产能主要集中在中低端，高端产能仍然紧缺。超高分子量聚乙烯纤维作为用于军事、防护、航空航天等领域的材料，获得国家政策保护，先后被列为“鼓励类产业”、“关键战略材料”等。国家颁发一系列政策鼓励超高分子量聚乙烯纤维企业拓展军民领域、提升性能、降低成本等，并通过一定的税收优惠支持相关企业，鼓励在行业内形成一批具有国际竞争力的大型企业集团。

资料来源：华安证券纺织制造行业专题

（3）下游应用领域

超高分子量聚乙烯纤维已实现工业化生产30余年，基于制造技术、产品性能的持续优化，被广泛应用于军工装备、安全防护、航空航天、海洋产业、凉感性纺织品、体育用品、生物医用材料等众多领域，具体下游应用情况如下：

2、市场供求状况

（1）全球超高分子量聚乙烯纤维市场供求情况

近年来，因世界各地冲突及国家安全保护意识提升，军事装备、安全防护等行业获得快速发展，全球范围内对高强度、高性能超高分子量聚乙烯产品的需求不断增加，市场处于供不应求的状态。根据前瞻产业研究院数据统计显示，全球超高分子量聚乙烯纤维的需求量由2015年的5.7万吨增长至2020年的9.8万吨，年均复合增速为11.45%，预计2025年需求量将达到16.5万吨。其中，美国和欧洲等发达国家和地区的需求量最为旺盛。

图4：2015-2025E全球超高分子量聚乙烯纤维产量及理论需求量（万吨）

资料来源：北京同益中招股说明书

（2）中国超高分子量聚乙烯纤维市场供求情况

中国超高分子量聚乙烯纤维行业整体处于供不应求的状态。根据前瞻产业研究院《2020-2025年中国超高分子量聚乙烯纤维行业市场前瞻与投资规划分析报告》及北京同益中招股说明书中公开披露的数据，2015年至2020年，中国超高分子量聚乙烯纤维需求量复合增长率为19.68%，2021年至2025年，预计中国超高分子量聚乙烯纤维需求量复合增长率为15.73%，2020年中国超高分子量聚乙烯纤维理论需求量达到4.91万吨，总产量2.1万吨，产能存在2.8万吨的缺口。

图5：2019、2020年中国超高分子量聚乙烯纤维产量及理论需求量

资料来源：北京同益中招股说明书

（3）进口替代需求

近年来，我国的超高分子量聚乙烯纤维产业得到了快速的发展，但无论是生产技术还是生产设备都与世界先进水平存在一定的差异，国产超高分子量聚乙烯纤维的力学性能仅达到发达国家同类产品的中等水平，且纤维的纤度和强度的均匀率较差，在高端产品方面缺乏竞争力，国产超高分子量聚乙烯纤维主要被用于中低端产品，用于众多高端领域的超高分子聚乙烯纤维仍需依赖进口。

（4）下游市场需求持续增长

1）军事装备领域

由于超高分子量聚乙烯纤维具有耐冲击性能好、比能量吸收高、轻质、使用温度范围大等优势，可以被应用在直升飞机/坦克/舰船的装甲防护（防弾）板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、盾牌、降落伞、防弹头盔、防弹衣等不同产品上。同芳纶相比，超高分子量聚乙烯纤维防护用品的使用温度可低至零下150℃，而芳纶在零下30℃就会失去防弹性能，因此在高寒地区，超高分子量聚乙烯纤维是防护用品的首选。此外，超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值是钢的约10倍，是玻璃纤维和芳纶的2倍多。国外用超高分子量聚乙烯纤维增强的树脂复合材料制成的防弹头盔，已逐渐替代钢头盔和芳纶复合材料头盔。

①全球应用

在全球范围内，由于地区发展的不平衡和局部冲突的进一步加剧，急需大量的个体防护装备。根据GVR的统计，2016年防弹类纺织品市场规模为16.37亿美元，预测至2025年其市场规模将进一步扩大至23.28亿美元，预测期内的年均复合增长率为3.99%。

②国内应用

超高分子量聚乙烯纤维是我国迫切需要的重要战略物资，已经被广泛地应用于军队中。近年来我国国防装备投入占比不断提升，将会极大地推动我国超高分子量聚乙烯纤维的需求。

图6：2015-2025E我国军事装备超高分子量聚乙烯纤维需求量（万吨）

资料来源：北京同益中招股说明书

2）海洋产业领域

超高分子量聚乙烯纤维具有高强高模、耐腐蚀、耐磨损、耐光照、柔韧性好的特征，是制造绳缆的优秀材料，且由于其质量轻，密度只有0.97g/cm3，是高性能纤维中密度唯一小于1可漂浮于水上的纤维，用其制造的绳索可漂浮于水上。此外，在强度方面，超高分子量聚乙烯纤维绳索在自重条件下的断裂长度是钢绳的8倍，是芳纶绳的2倍；在耐光性方面，超高分子量聚乙烯纤维在日光照射1,500h后，强度仍能保持在80%以上，而芳纶经日光照射后强度会急剧下降；在化学稳定性方面，超高分子量聚乙烯纤维在海水中能有效解决钢绳的锈蚀问题和尼龙、聚酯缆绳在海水中的水解和紫外降解问题。

另外，超高分子量聚乙烯纤维制成的渔网比相同强度下普通的纤维轻至少40%，无吸水性、耐紫外线、强度高、网丝细，加工成养殖网箱固定性好，力学性能好，有效防止了食肉鱼对经济鱼的猎杀，降低了养殖成本；用作拖网阻力小，减少渔船能耗，提高了捕捞效率。基于超高分子量聚乙烯纤维的优异特性，其被广泛应用于海洋产业。

①全球应用

21世纪海洋经济的到来，海洋工程、海产养殖、远洋捕捞、海上风电等行业将实现跨越式发展，全球已经进入大规模高科技开发海洋的新时期，包括我国在内的许多国家都把海洋综合利用列入国家发展战略，全球海洋生产总值不断提高，超高分子量聚乙烯纤维在全球海洋产业的应用规模将不断提高。

②国内应用

海洋是我国经济社会发展重要的战略空间，是孕育新产业、引领新增长的重要领域，在国家经济社会发展全局中的地位和作用日益突出。在海洋产业中，超高分子量聚乙烯纤维以其优良的性能，成为海上用绳缆、船舶系留绳、远洋渔网和海上养殖网箱等的主要材料。结合目前远洋大型渔船、海洋工程等海洋产业的发展，前瞻研究院预计，未来海洋产业用超高分子量聚乙烯纤维市场保持稳定增长，到2025年需求量将达到2.46万吨。

图7：2015-2025E我国海洋产业超高分子量聚乙烯纤维需求量（万吨）

资料来源：思瀚产业研究院整理、北京同益中招股说明书

3）安全防护领域

近年来各类灾害事故呈现出突发性强、经济损失大、人员伤亡多的特点，对防护材料、防护服装及防护技术提出了更高的要求，迫使安全防护用纤维纺织品迈向更广的应用领域、更高的技术水平发展，表现为防护范围延伸、内涵拓展和功能提升。由于超高分子量聚乙烯纤维具有良好的耐磨、防切割性能，经过特殊工艺处理，超高分子量聚乙烯纤维制成的防护手套能够应用于金属加工、玻璃加工等对防护要求较高的特殊行业。随着超高分子量聚乙烯产业的不断发展，近年来产品逐渐普及，已经逐渐拓展到其他需要手部或其他部位防护的行业。

①全球应用

随着各国政府及民众安全意识的提高，安全防护领域的应用已经从“特殊需求产品”转变为大众生产生活中不可或缺的一部分。全球安全防护用纺织品市场稳定增长，向各应用领域的渗透进一步增强，未来安全防护用纺织品产业有广阔的发展空间。

②国内应用

近年来，我国对安全生产的重视程度不断提升，颁布或修订了《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国职业病防治法》《个体防护装备选用规范（GB/T 11651-2008）》等法律法规或行业标准，随着安全防护用纺织品相关法规、标准的逐步健全，应用环境得到较大改善，我国安全防护领域纺织品市场规模有较大增长空间。未来我国安全防护用纺织品市场增长的动力，一方面来自安全意识引导，在相关法规、监管体系逐渐完善的背景下，安全防护用纺织品的应用领域将得到进一步拓展；另一方面，来自现有应用市场对以超高分子量聚乙烯纤维为代表的更高质量和防护性能的防护用品的需求。

图8：2015-2025E我国安全防护超高分子量聚乙烯纤维需求量（万吨）

资料来源：思瀚产业研究院、北京同益中招股说明书

4）家用纺织领域

因为超高分子量聚乙烯纤维具有的独特性能，其在纺织品行业的应用非常广泛。之前因成本因素的局限，消费者的接受认可度不高。近几年，随着技术进步和超高分子量聚乙烯纤维成本的进一步下降，超高分子量聚乙烯纤维在民用纺织领域的应用已经进入快车道。超高分子量聚乙烯纤维经机织而成的面料具有明显的冰凉感，且具有良好的自润滑性、低吸水性、不粘性，以及优异的耐磨性、拉伸性能、耐冲击性能、耐化学药品性等，因此在床上用品、窗帘、座套、床垫、凉席、被罩、牛仔面料上得到了广泛的应用。

图9：2015-2025E我国家用纺织超高分子量聚乙烯纤维需求量（万吨）

资料来源：思瀚产业研究院《、北京同益中招股说明书

5）体育用品领域

超高分子量聚乙烯纤维作为高端制造业产品被广泛应用于体育器材领域，凭借材料的结构性优势，在安全帽、滑雪板、钓竿用钓鱼线、球拍及自行车、滑翔板等用品的生产制造中均被视为理想选择。

此外，超高分子量聚乙烯纤维在鱼线行业的应用已经相对成熟。超高分子量聚乙烯纤维制成的鱼线拉力值是同样纤度下尼龙线的三倍之多，同等拉力值下的体积更小，质量更轻，且具有耐磨性、鱼讯传递明显迅速等优势，特别是在高端鱼钓、海钓等领域得到了充分的应用，是国内鱼线加工行业的重点出口项目。超高分子量聚乙烯纤维制成的体育用品具有舒适性、凉感性、强度高、轻量化和耐磨等优异特性，因此被广泛地应用在登山绳、钓鱼线、球拍网线、风筝线、射箭弓弦等绳索产品，及运动衣、击剑服等纺织织物和滑雪板、滑雪橇、钓竿、球拍、赛车、滑翔板、赛艇、帆船、网球拍、帆轮板等。随着国内体育用品市场的高速增长，超高分子量聚乙烯纤维的需求也会相应快速增长。

图10：2015-2025E我国体育用品超高分子量聚乙烯纤维需求量（万吨）

资料来源：思瀚产业研究院、北京同益中招股说明书

3、行业的主要壁垒

（1）技术壁垒

超高分子量聚乙烯纤维属于高技术密集型产品，其生产复杂，尤其是在保持产品一致性方面，对生产设备和工艺要求高，且相关辅料、添加剂和油剂的配套开发也十分重要。尽管近年来中国一直在工艺技术、生产装备等方面进行投入，但行业整体仍处于成长期，行业内技术人员相对匮乏，有着较高的技术壁垒。

（2）原材料供应壁垒

超高分子量聚乙烯纤维的核心原材料为超高分子量聚乙烯粉末，其分子量的大小对产出的超高分子量聚乙烯纤维的性能将产生重大影响。一般而言，随着分子量的增加，产品的强度增加，较大的分子量对提升产品的性能非常有利。目前国内外掌握超高分子量聚乙烯粉末制备工艺的主要为日本TTC、大韩油化、燕山石化等大型石化企业且优质的原材料产能有限，这些企业通常会选择与下游中拥有规模、技术、品牌、管理优势的企业建立长期稳定的合作关系，以保证其生产的连续稳定运行。因此，产能较大、综合实力较强的企业在优质原材料供应方面将获得优先保障，新进入企业将很难与供应商建立稳定的合作关系，从而构成原材料供应壁垒。

（3）资金壁垒

超高分子量聚乙烯纤维产业是高附加值产业，需要依靠大量资金投入。一方面，引进生产设备需要大量的资金投入；另一方面，由于超高分子量聚乙烯纤维行业对技术要求较高，因此新企业要想进入行业必须具备较强的技术研发实力，这也需要强大的资金支持。所以，该行业对新进入者形成了较高的资金壁垒。

4、行业发展趋势

（1）中低端产品逐步实现进口替代，高端领域仍需实现突破

在国家的大力支持与科研人员的共同努力下，我国的超高分子量聚乙烯纤维产业得到了快速的发展，已成为超高分子量聚乙烯纤维发展大国，中低端产品逐步实现进口替代，但我国尚未成为超高分子聚乙烯纤维强国，无论是生产技术还是生产设备都与世界先进水平存在一定的差异，国产超高分子量聚乙烯纤维的力学性能仅达到发达国家同类产品的中等水平，且纤维的纤度和强度的均匀率较差，在高端产品方面缺乏竞争力，国产超高分子聚乙烯纤维主要被用于制备中低端产品，用于防弹头盔、防弹衣等众多高端领域的超高分子聚乙烯纤维仍需依赖进口。因此，目前国内企业正加速研发，建设高端产能，提升产品关键指标，实现“从有到优”更高端产品的突破。

（2）降低产品成本，拓展新的应用领域

超高分子量聚乙烯纤维具有超高强度、超高模量、低密度、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，除军事装备、海洋产业、安全防护领域，纺织、体育器械和建筑业等民用领域均是超高分子量聚乙烯纤维发挥独特性能作用的广阔领域。近年来，随着超高分子量聚乙烯纤维的技术研究与产业化应用的全面开展，产品成本的逐步下降，应用领域和需求将不断拓展，逐步进入一些新的民用领域，在民用领域市场具有较大的发展潜力，如：低成本超高分子量聚乙烯纤维拓展应用于增强水泥复合材料等，超高分子量聚乙烯纤维与碳纤维复合应用制成具有更优异抗拉伸、压缩、弯曲等性能的轻质高强复合材料等等，上述领域内我国目前仍处于初步研发阶段。

（3）提高产品性能，丰富产品结构

目前超高分子量聚乙烯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。但生产企业可以通过添加改性剂、调整紫外线辐射等途径来改变超高分子量聚乙烯纤维表面的粘黏性，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。掌握改性技术能够推进超高分子量聚乙烯纤维产品的升级换代，解决目前行业内产品结构单一的问题，同时也是未来形成差异化竞争关键所在。