摘要:在國家政策的支持和國內企業的持續投入下,目前我國已經逐步實現了超高分子量聚乙烯纖維的批量化生產;同時,超高分子量聚乙烯纖維下游行業的生產技術持續提升,拓寬了其應用領域。2022年,我國超高分子量聚乙烯纖維年產能達4.78萬噸,已成為全球市場的重要供應來源。未來,以同益中為代表的龍頭企業仍將通過革新生產工藝,在更廣泛的細分應用領域實現國產替代。
一、定義及分類
超高分子量聚乙烯纖維又叫做高強高模聚乙烯纖維,是分子量在150萬-800萬之間的無支鏈的線性聚乙烯,與碳纖維、芳綸合稱為“世界三大高科技纖維”。超高分子量聚乙烯是由乙烯聚合而成,生產過程與普通高密度聚乙烯的生產過程相類似,可分為干法和濕法兩種工藝路線。
二、商業模式
1、生產模式
超高分子量聚乙烯纖維企業主要遵循“以銷定產+適當備貨”的生產模式。即根據客戶訂單,按照客戶要求的性能、產品規格、數量,制定生產通知單下發至生產相關部門,跟蹤交貨進度,確保按期交貨。同時,為縮短供貨周期及滿足日益增長的市場需求,部分企業會根據市場需求和客戶未來潛在的需求情況制定合理的生產預測和生產備貨計劃,并按照計劃保證一定數量的成品庫存。
2、銷售模式
超高分子量聚乙烯纖維制造商通常采用直銷與經銷相結合的銷售模式。在直銷模式下,企業對客戶需求和市場狀況的變化進行細致跟蹤,保持與客戶的個性化溝通和服務,快速響應客戶差異化需求,并為中高端客戶提供定制化技術服務和完善的售后服務。在經銷模式下,企業通過經銷商服務于小規模或海外客戶,以此促進企業產品銷售渠道下沉,并適度拓展國際市場,達到互利共贏的目的。
3、研發模式
具備自主研發能力的超高分子量聚乙烯企業聚焦產品功能化和高性能化領域開展研發布局,高度重視產品創新。企業主要采用自有研究團隊與國家研究院、高校人才交流部合作的研發模式,將企業研發能力與市場需求主動結合;采用矩陣結構跨部門項目組開發模式,保障研發過程中各部門成員之間充分地交流與合作,實現研發、生產與營銷之間的快速聯動反應,縮短研發周期,提高研發效率。
三、行業政策
1、主管部門和監管體制
超高分子量聚乙烯主管部門主要為國家發改委、工信部和市監總局。發展和改革委員會主要負責擬訂并組織實施國民經濟和社會發展戰略、中長期規劃和年度計劃,統籌協調經濟社會發展;組織擬訂綜合性產業政策,負責協調產業發展的重大問題并銜接平衡相關發展規劃和重大政策。工業和信息化部工信部主要負責擬定公司所處行業的政策和標準并組織實施,指導行業技術創新和技術進步,組織實施有關國家科技重大專項任務,推進相關科研成果產業化,推動新興產業發展等。國家市場監督管理總局主要負責市場綜合監督管理,統一登記市場主體并建立信息公示和共享機制;組織市場監管綜合執法工作,承擔反壟斷統一執法;規范和維護市場秩序。
行業自律組織主要為中國化學纖維工業協會、中國復合材料工業協會和中國紡織工業聯合會。中國化學纖維工業協會主要職責包括受政府委托提出行業發展規劃、產業發展政策和技術經濟政策,制定和修改化纖行業標準、推進化纖行業標準的貫徹實施。中國復合材料工業協會在政府和企業間發揮橋梁紐帶作用,協助政府制定行業發展規劃和各類產業政策,及時向政府反映行業發展進程和訴求,搜集、整理國內外行業動態,分析和通報行業經濟運行情況,引領行業實現健康有序發展。中國紡織工業聯合會主要職責包括參與研究制定紡織行業中長期科技發展戰略,參與制訂、修訂行業標準,并組織貫徹實施;制定行規行約,規范行業行為,建立行業自律機制,維護行業利益。
2、行業相關政策
根據《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》,新材料屬于我國大力發展的戰略性新興產業。超高分子量聚乙烯纖維作為世界三大高性能纖維之一,國家利好政策將持續推動其關鍵核心技術創新應用,增強要素保障能力,培育壯大產業發展新動能。近年來,國家發展和改革委、工業和信息化部等部門出臺了《關于化纖工業高質量發展的指導意見》等政策,要求提高碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維等新材料的生產與應用水平,提升高性能纖維質量一致性和批次穩定性。進一步擴大高性能纖維在航空航天、風力和光伏發電、海洋工程、環境保護、安全防護、土工建筑、交通運輸等領域應用。
四、行業壁壘
1、技術壁壘
超高分子量聚乙烯纖維屬于高技術密集型產品,其生產工藝復雜,尤其是在保持品質一致性方面,對生產設備和工藝要求高,且相關輔料、添加劑和油劑的配套開發也十分重要。盡管近年來中國一直在工藝技術、生產裝備等方面進行投入,但行業內企業目前大多使用濕法凝膠紡絲工藝,成本投入大,生產效率較低,整體仍處于成長期。新進入企業設備投資、技術人員相對匱乏,短時間內無法形成品質穩定的生產模式。
2、人才壁壘
超高分子量聚乙烯纖維及其相關復合材料的研發、生產涉及高分子材料、紡織、自動化控制、機電一體化、工藝工程等多學科、多專業的綜合性技術制造領域,需要多學科的技術人才持續對現有產品進行創新性改進和新產品開發,因此,技術研發和生產人員不僅需要具備深厚的專業技術知識積累,還需要擁有豐富的實踐經驗。由于國內超高分子量聚乙烯纖維行業起步較晚,該行業的復合型人才相對缺乏,新進入的企業很難在短時間內培養或招聘具有豐富實踐經驗的研發和管理人才。
3、資金壁壘
超高分子量聚乙烯纖維產業是高附加值產業,同時也需要高投入。一方面,引進生產設備、原材料及輔助材料的使用均需要大量的資金投入;另一方面,由于超高分子量聚乙烯纖維作為高性能纖維對技術要求較高,高技術人才招聘、新產品研發創新、生產設備磨合等意味著前期較大的研發投入,從而對潛在進入者形成較高的資金壁壘。
五、產業鏈
1、行業產業鏈分析
超高分子量聚乙烯纖維產業鏈上游為乙烯、聚乙烯樹脂等原材料以及十氫化萘,礦物油等溶劑,還包括螺旋擠出機等生產設備。從原材料供給來看,乙烯是世界上產量最大的化學產品之一,隨著各大供應商不斷擴充產能,超高分子量聚乙烯纖維的原材料供應狀況較為穩定。超高分子量聚乙烯纖維產業鏈下游涵蓋海洋漁業、軍事裝備、安全防護、紡織用品、體育用品和建筑工程等多個領域。隨著超高分子量聚乙烯纖維在我國實現規模化生產,以及生產成本和產品價格的下降,必將會迅速帶動其在國防和民用領域的研究和發展,社會惠及面持續擴大,市場需求保持旺盛增長,推動產業規模不斷擴大。中國超高分子量聚乙烯纖維行業產業鏈如下圖所示:


















2、行業領先企業分析
(1)北京同益中新材料科技股份有限公司
北京同益中新材料科技股份有限公司是專業從事超高分子量聚乙烯纖維、超高分子量聚乙烯無緯布、芳綸無緯布及防彈制品的研發、生產和銷售的國家高新技術企業。其產品主要應用于防彈制品、纜繩、防割手套、體育器材以及功能性紡織物等領域。2023年以來,面對更加復雜嚴峻的國際環境和超預期因素帶來的多重考驗,同益中不斷提高生產經營能力和水平,持續提升盈利能力和市場競爭力,實現了經營業績穩步提升。2023年上半年,企業超高分子量聚乙烯纖維業務收入為1.32億元,同比增長11.86%。
(2)浙江千禧龍纖特種纖維股份有限公司
浙江千禧龍纖特種纖維股份有限公司主要經營超高分子量聚乙烯纖維長絲的研發、生產與銷售等業務。主營產品包括超高分子量聚乙烯纖維長絲系列產品和無緯布及其防護系列產品,主要應用領域為海洋漁業、紡織用品、安全防護、軍事裝備、航空航天、體育用品、醫療器材和建筑工程等。千禧龍纖實施以超高分子量聚乙烯纖維常規細絲為主,超高分子量聚乙烯纖維有色絲與超高分子量聚乙烯纖維超高強絲為兩翼的“一主兩翼”發展戰略。目前,企業已成為國內超高分子量聚乙烯纖維行業中常規細絲生產規模、有色絲品類、產品一致性等方面具有較強競爭力的企業之一,產品已銷售至北美、歐洲、東南亞等眾多國際市場。2023年上半年,千禧龍纖營業收入為1.84億元,同比增長35.05%;毛利率為43.11%。
六、行業現狀
在國家政策的支持和國內企業的持續投入下,目前我國已經逐步實現了超高分子量聚乙烯纖維的批量化生產,實現常規產品的進口替代。同時,超高分子量聚乙烯纖維下游行業的生產技術持續提升,拓寬了其應用領域。2019年,我國超高分子量聚乙烯纖維市場產能突破4萬噸/年。隨著我國社會生活水平的不斷改善以及國防建設的穩步發展,民用和軍用兩方面的需求為超高分子量聚乙烯纖維帶來更為豐富的市場活力。2022年,我國超高分子量聚乙烯纖維年產能達4.78萬噸,已成為全球市場的重要供應來源。未來,以同益中為代表的龍頭企業仍將通過革新生產工藝,在更廣泛的細分應用領域實現國產替代。
2016-2022年中國超高分子量聚乙烯纖維產能
七、發展因素
1、機遇
(1)國家政策支持
超高分子量聚乙烯纖維在安全防護、航空航天、國防裝備、海洋漁業、體育用品等領域發揮著舉足輕重的作用。從2021年“十四五”規劃實施以來,國家發改委、行業協會等部門先后出臺一系列產業政策和法律法規,要求進一步提高超高分子量聚乙烯纖維生產應用水平和綜合競爭力,規范和推動超高分子量聚乙烯纖維行業的發展。同時,強有力的政策支持和良好的政策環境利好行業內龍頭企業進一步整合市場并進行產業升級。
(2)市場需求持續擴張
在民用領域,隨著生產效率持續提高以及制造成本不斷降低,超高分子量聚乙烯纖維產品在海洋漁業、紡織行業、體育用品等領域應用率將日益提升,逐步滲透到居民的日常生活中。在軍用國防領域,超高分子量聚乙烯纖維復合材料耐沖擊性能好,生物相容性及耐久性高,成為現代國防必不可少的戰略物資。超高分子量聚乙烯纖維的應用領域不斷拓寬,日益增加的軍品、民品應用將為超高分子量聚乙烯纖維帶來龐大的市場需求。
(3)技術水平提升推動產業升級
在我國工業生產水平持續提升的背景下,超高分子量聚乙烯纖維產品穩定性不斷提高,在主要指標和功能方面,已經達到國際領先知名品牌的同等水平,使軍事裝備等具有戰略意義的下游應用領域擺脫了對進口產品的過度依賴。此外,行業內頭部企業開展關鍵核心技術攻關,不斷提升產品和產業的核心競爭力,持續推動產品的升級換代和產品工藝的數字智能化轉型,有利于提升產品的性能和市場應用,尤其是在高端裝備領域的應用,為產業升級提供驅動力。
2、挑戰
(1)技術創新水平不足
目前,國際超高分子量聚乙烯纖維核心技術主要被歐、美、日等少數國家掌握。國際生產巨頭利用其技術壟斷和規模化生產優勢,對我國高端的超高分子量聚乙烯纖維領域采取技術封鎖,致使國內超高分子量聚乙烯生產企業整體技術水平偏低,國內超高分子量聚乙烯纖維復合產品更多地應用在中低端的產品上。同時,我國超高分子量聚乙烯纖維雖然已經形成了國產化工藝技術格局,但行業整體持續創新能力不足,技術同質化、技術創新薄弱的現象比較嚴重,工藝路線及生產工藝比較單一,容易造成惡性競爭,從而限制行業高質量發展。
(2)行業標準不夠完善
超高分子量聚乙烯纖維屬于新興產業,行業發展速度快,行業的監管機制與標準尚不完善。國內生產超高分子量聚乙烯纖維的企業,由于設備、工藝使用不一導致市面上產品品質參差不齊,不利于行業規范發展。此外,產品質量不一導致下游應用領域無法統一產品使用標準,進而影響終端消費者體驗。
(3)企業融資渠道單一
超高分子量聚乙烯纖維屬于技術和資金密集型產業。為支持企業持續穩定發展,保持競爭優勢,行業內企業需要對生產技術、創新研發、產能擴張、人才建設等方面保持長期且穩定的投入。目前,我國超高分子量聚乙烯纖維上市企業較少,大部分企業生產規模較小、自主創新能力不足,在融資市場上不具備話語權,融資渠道相對單一,難以在高端產品的生產制造方面實現資源整合,從而限制產業規模化擴張。
八、競爭格局
國際上,荷蘭DSM、美國Honeywell和日本Toyobo三家企業壟斷著全球超高分子量聚乙烯纖維高端產品技術。近年來,隨著超高分子量聚乙烯纖維在軍事、航空航天和民用領域應用需求提升,中國企業產能逐步擴大,雖然中國代表性企業超高分子量聚乙烯纖維的市場占有率在逐漸上升,但是中國本土企業產品以中低端產品為主。目前,我國超高分子量聚乙烯纖維主要生產企業已近20家。其中浙江千禧龍纖特種纖維股份有限公司、北京同益中新材料科技股份有限公司等上市企業屬于第一梯隊,基本形成完整的超高分子量聚乙烯纖維產業鏈布局,上下游供需關系較為穩定,產品暢銷國內外市場。中國石化儀征化纖有限責任公司、山東南山智尚科技股份有限公司、江蘇九州星際科技有限公司等屬于第二梯隊,其產能規模及利用率較為樂觀,創新能力、研發投入持續提升,推動產業持續性發展。
九、發展趨勢
從技術創新來看,超高分子量聚乙烯纖維是國防工業和航空航天工業迫切需要的重要戰略物資,世界軍事的發展對國防戰略、軍事裝備及所用材料提出了更高的要求,低成本、高環保、中強度、高生產效率的新型熔融紡絲技術將成為未來發展的方向之一。從產品性能來看,超高分子量聚乙烯纖維分子間作用力弱、熔點較低,抗蠕變性能較差,在受熱或受力的情況下容易發生形變。同時,軍事裝備和安全防護領域也對超高分子量聚乙烯纖維制品的柔軟度和舒適度提出了更高要求。由此,對超高分子量聚乙烯纖維產品進行改性處理,提升產品耐熱性、抗蠕變性成為產業未來的發展重點。在應用領域方面,隨著超高分子量聚乙烯纖維產品研發頻率不斷加快,各類超高分子量聚乙烯纖維復合產品還將在現有應用領域的基礎上,不斷開發出新的應用領域,成為新的增長點。
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