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1月24日,日本東麗(Toray)宣布已采用超高分子量聚乙烯(UHMWPE),制造出一種幾乎和不銹鋼一樣堅(jiān)固的新型薄膜。該薄膜通過(guò)東麗專有的擠壓和雙軸拉伸技術(shù)克服了其長(zhǎng)高分子鏈加工性差的缺陷,制備的薄膜具備高度定向的UHMWPE分子鏈納米結(jié)構(gòu)。
圖源:日本東麗
得益于特殊結(jié)構(gòu),該薄膜材料具有兩大特性:
(1)高強(qiáng)度,薄膜堅(jiān)固程度與不銹鋼相當(dāng),其抗拉強(qiáng)度是普通工業(yè)應(yīng)用中PET薄膜的兩倍以上,與芳綸薄膜類似,拉伸強(qiáng)度達(dá)1200MPa。
(2)高導(dǎo)熱,由于其納米結(jié)構(gòu),該薄膜的最大面內(nèi)熱導(dǎo)率是PET薄膜的10倍以上,面內(nèi)熱導(dǎo)率18 W/(m·K),耐200℃低溫。
此外,該UHMWPE薄膜對(duì)比其他薄膜材料還具備良好的耐化學(xué)腐蝕性,低介電常數(shù),高介電強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)。
圖源:日本東麗
在應(yīng)用方面,該薄膜可用于超導(dǎo)、太空及其他低溫應(yīng)用,同時(shí)也可用于柔性設(shè)備和其他需要小型化、輕量化、絕緣和靈活應(yīng)用的散熱材料。
圖源:日本東麗
UHMWPE是工程塑料中最火的選手之一,由于其卓越的性能,用途十分廣泛,如鋰電隔膜、航空航天、海洋工程、軌道交通、石油化工等領(lǐng)域,市場(chǎng)增長(zhǎng)非常快。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年全球UHMWPE消費(fèi)量約為40.8萬(wàn)噸,其中國(guó)內(nèi)2022年消費(fèi)量約23萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)2025年UHMWPE全球消費(fèi)量將達(dá)54.3萬(wàn)噸,年復(fù)合增長(zhǎng)率近10%。
市場(chǎng)前景雖好,但是技術(shù)壁壘很高,主要包括催化劑和聚合工藝,并且不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?yīng)的原料要求差異非常大,因此全球玩家比較集中。
國(guó)際上塞拉尼斯占據(jù)著絕對(duì)主導(dǎo)地位,DSM、巴西Braskem、日本三井化學(xué)、旭化成緊隨其后。
國(guó)內(nèi)以燕山石化、揚(yáng)子石化、遼陽(yáng)石化、中璽新材料(安徽)、東方盛虹(斯?fàn)柊钍⒑幽衔稚呋ぁ⑸虾B?lián)樂(lè)化工、九江中科鑫星新材料、聯(lián)泓新材等企業(yè)為代表。
除此之外,2023年以來(lái),在這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)也有眾多項(xiàng)目紛紛簽約或即將投產(chǎn),近期包括:
(1)2023年11月,中國(guó)化學(xué)5萬(wàn)噸/年超高分子量聚乙烯(UHMWPE)項(xiàng)目落戶榆林高新區(qū);
(2)2023年11月,聯(lián)泓(山東)化學(xué)2萬(wàn)噸/年超高分子量聚乙烯配套改造項(xiàng)目中交;
(3)2023年11月,江蘇恒輝安防股份有限公司年產(chǎn)4800噸超高分子量聚乙烯纖維項(xiàng)目擬募資4.50億元;
(4)2023年9月,蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司4萬(wàn)噸/年超高分子量聚乙烯項(xiàng)目環(huán)評(píng)公示,總投資5.76億元,計(jì)劃2024年12月投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。
(5)2023年8月,新加坡桐硯公司簽約擬在天津建設(shè)包括2×2萬(wàn)噸/年超高分子量聚乙烯生產(chǎn)裝置,總投資21億元。
新項(xiàng)目紛紛上馬,國(guó)內(nèi)相關(guān)新增產(chǎn)能增速顯著,據(jù)中國(guó)化工信息周刊統(tǒng)計(jì),目前全球規(guī)劃新增UHMWPE產(chǎn)能38.9萬(wàn)噸/年,其中約80%集中在中國(guó)。據(jù)隆眾統(tǒng)計(jì),2024—2027年,我國(guó)將有超60萬(wàn)噸/年的UHMWPE裝置投產(chǎn),超大的產(chǎn)能已經(jīng)完全覆蓋了我國(guó)對(duì)于UHMWPE的消費(fèi)。
盡管如此,國(guó)內(nèi)目前高端應(yīng)用領(lǐng)域的UHMWPE樹(shù)脂原材料仍是以進(jìn)口為主,比如:
(1)受動(dòng)力電池推動(dòng)而快速增長(zhǎng)的鋰電隔膜領(lǐng)域,由于UHMWPE鋰電隔膜在高溫下亦能保持尺寸穩(wěn)定性,還有抗外力穿刺能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),并且厚度薄、均一性好、孔徑大小易控制,成為了目前市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的隔膜材料之一。
目前,國(guó)內(nèi)能穩(wěn)定提供隔膜原料的主要有塞拉尼斯(南京)、揚(yáng)子石化河南沃森、燕山石化,此外,東方盛虹在2022年年底投產(chǎn)的2萬(wàn)噸/年超高分子量聚乙烯(UHMWPE)裝置就是據(jù)悉也是應(yīng)用于鋰電隔膜。
(2)超分子量聚乙烯纖維,2022年國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)有九州星際、北京同益中、中國(guó)石化儀征化纖、千禧龍纖,此外,還有山東愛(ài)地高分子、江蘇鏘尼瑪新材料、湖南中泰特種裝備、鹽城優(yōu)和博等30多家企業(yè)涉足。不過(guò)纖維原料較為緊缺。
(3)超高分子量聚乙烯膜,受限于技術(shù),成本等原因,國(guó)內(nèi)這類產(chǎn)品(比如分離膜)生產(chǎn)規(guī)模普遍較小,研發(fā)難度大,發(fā)展偏慢。像東麗這款散熱膜比較少見(jiàn),而在散熱領(lǐng)域,也有很多“明星材料”材料,比如華為Mate60用的是超大面積VC均熱板+氧化石墨烯散熱材料;一加Ace2 Pro采用“拉瓦爾氣道”VC均熱板+金剛石導(dǎo)熱凝膠+超導(dǎo)熱石墨。
東麗這款產(chǎn)品大概是對(duì)標(biāo)聚酰亞胺(CPI),而后者又由杜邦、宇部興產(chǎn)、鐘淵化學(xué)、日本三菱瓦斯MGC、韓國(guó)PI尖端素材(原 SKPI)等巨頭主導(dǎo)。
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