超高分子量聚乙烯（uhmwpe）是一种分子量在20万~800万的线性长链聚乙烯材料，其分子链比普通pe链长多个数量级，通常每链含有10万~25万个单元，而普通pe为700~1800个单元。较长的分子链使得uhmwpe在耐磨性、耐冲击、自润滑、耐化学腐蚀及耐低温等方面较多种材料具有更好的性能（图1）。以抗冲击强度为例，uhmwpe约1000j/m，几乎和钢材相当，明显高于高密度聚乙烯（hdpe）及其他工程塑料产品。
得益于优异的性能，uhmwpe被广泛应用在化工、新能源、医疗、体育、海洋等诸多领域，成为国家鼓励发展的高性能材料之一。
技术情况
目前，uhmwpe生产企业均采用间歇淤浆聚合工艺，不同企业在反应器和催化剂上略有区别。可用于生产uhmwpe的反应器有搅拌釜（间歇生产）和环管（连续生产）两种，目前全球绝大部分企业使用搅拌釜反应器。可用于生产uhmwpe的催化剂包括z-n催化剂（齐格勒-纳塔催化剂）与茂金属催化剂两种，目前最常用的是z-n催化剂。
uhmwpe的反应条件严格，催化剂制备难度高，导致生产难度大、效率低、成本高，因此成熟掌握该生产技术的企业很少。海外方面，德国hostalen公司于1958年研制成功uhmwpe并实现工业化，随后美国、日本等地的少数企业实现工业化生产。目前领先的uhmwpe生产企业有塞拉尼斯、braskem、avient、旭化成、三井化学和大韩油化，由于uhmwpe主要用于高科技等领域，这些企业均不对外转让生产技术。国内企业对uhmwpe生产技术的研究始于20世纪80年代，起步较晚，最先由北京助剂二厂（并入北京东方石油化工有限公司）批量生产，满足国内需求。目前我国拥有uhmwpe技术的专利商共7家，并已有专利商对外进行专利授权。海内外uhmwpe技术专利商详见表1、表2。
供需现状及预测
1.uhmwpe整体供需
产能方面，我国uhmwpe总产能从2019年的12.8万吨/年增至2023年的31.8万吨/年，年均增速约25%。产能增长的主要原因是国内uhmwpe技术的突破为企业提供了技术基础，在下游需求的带动下，一些获得了技术专利授权的企业新建uhmwpe产能，如联泓新科、河南沃森等。
尽管目前我国uhmwpe产能已有一定规模，但供应仍存在缺口，加上业内企业看好市场未来对uhmwpe的需求，部分企业选择新增产能。截至2023年底，我国公布的uhmwpe新增项目产能共计53万吨/年，其中在建项目产能27万吨/年。按照建设项目计划，预计2024年可投产14.5万吨/年，到2028年我国uhmwpe总产能将达到约72.3万吨/年。
产量方面，我国uhmwpe的产量由2019年的7.3万吨增至2023年的24.5万吨，年均增速约35%。产量的迅速增加离不开以电池隔膜/隔板为主的应用驱动。在电池隔膜/隔板等下游领域的带动下，预计2028年uhmwpe产量可达49.8万吨。2019—2028年我国uhmwpe产能和产量情况见图2。
进出口方面，随着近年来国内uhmwpe新建项目投产，产量逐步提高，使我国uhmwpe的进口依赖度有所降低（详见图3）。2019年进口依赖度约为32.6%，2023年降至17.4%，降低15.2个百分点。预计到2028年进口量降至2万吨，进口依赖度进一步下降。由于我国uhmwpe供不应求，出口量很小，稳定在1万吨以下。
消费方面，过去5年我国uhmwpe消费量以年均26%的速度快速增长，从2019年的10.1万吨增加至2023年的28.8万吨。主要原因是我国新能源汽车行业在过去几年快速发展，促进了电池隔膜/隔板行业对uhmwpe材料的需求增长，尤其是电池隔膜中的锂电池隔膜。除了电池隔膜/隔板，uhmwpe还有其他应用，如板材、棒材及异型材，以及纤维和工业管材等（图4）。
随着主要下游应用领域“电池隔膜/隔板”受新能源汽车渗透率放缓影响，预计未来5年uhmwpe整体消费量年均增速为12%左右（图5），低于过去5年26%的年均增速，到2028年消费量将达到51万吨。
2.uhmwpe的下游应用情况
（1）电池隔膜/隔板
40万~150万分子量的uhmwpe产品主要用于锂电池隔膜，500万~900万分子量的uhmwpe产品主要用于铅酸蓄电池隔板。
1）锂电池隔膜
在锂电池隔膜领域，锂离子电池隔膜分干法和湿法两种，其中湿法隔膜是主流产品类型，这种隔膜使用聚乙烯类材料作为主要基材。uhmwpe赋予锂电池隔膜更好的穿刺强度、更高的孔隙率和机械强度，有助于提高以锂电池为动力源的新能源汽车的安全性。
预计未来5年我国电动汽车搭载的动力锂电池产能将以16%的年均增速提升（图6），uhmwpe锂电池隔膜料增速也将在15%以上。
从动力电池发展类型来看，虽然半固态和固态电池未来将替代液态锂电池，锂电池隔膜市场可能会消失。但目前新型电池技术的发展尚处于早期，10年内仍以液态锂电池为主。
在材料竞争替代方面，目前少部分湿法制锂电隔膜的基材中使用hdpe，原因是hdpe供应量充足，且价格低于uhmwpe。但随着uhmwpe国产化进程加速，未来hdpe替代uhmwpe的可能很小。
2）铅酸蓄电池隔板
铅酸蓄电池可应用于汽车系统的启动电源、车身弱电供应、音响、冷热风机的供电、灯光和液晶仪表等。在铅酸蓄电池领域，uhmwpe用于制作隔板。传统燃油汽车仍然是铅酸蓄电池的主要需求来源，但其增速缓慢。新能源汽车虽然目前多数采用锂电池作为动力源，但仍需要铅酸蓄电池作为辅助电源，因此也对铅酸蓄电池有一定的需求。预计未来5年我国的uhmwpe铅酸蓄电池隔板料增速会在2%左右。
（2）板材、棒材及异型材
uhmwpe制成的板材、棒材及异型材可以应用在机械零部件、护舷板、人工关节等领域，主要用于纺织机械、造纸机械等机械的耐磨损零件中。综合来看，由于机械零件制造行业整体增速较为缓慢，预计2024—2028年板材、棒材及异型材用uhmwpe 的需求年均复合增长率约为5%。
机床作为主要的纺织机械之一，其2020—2023年市场规模增速在9%左右（图7），预测2023—2028年间其市场规模增速会在4%上下浮动。
轴承也是uhmwpe主要制成的机械零部件之一，2019—2023年我国轴承产量年均复合增长率为9%，预测2023—2028年间其市场规模增速会在7%上下浮动（图8）。
在板材、棒材和异型材领域，除uhmwpe外，聚甲醛（pom）也是常用原料。但是两种树脂在该领域并不是纯粹的竞争替代关系，uhmwpe可以添加到pom中对pom的性能进行改良。两种材料的价格差别不大，各具特点，在一些耐高温要求更高的领域更倾向使用pom，在一些耐低温性要求更高的领域更倾向于使用uhmwpe。
（3）uhmwpe纤维
uhmwpe纤维料具有超高强度、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、化学腐蚀等众多的优异性能，被广泛应用于防切割手套、海洋产业、体育器材等领域。
虽然目前国内uhmwpe纤维企业正处于成长阶段，产品多用于中低端领域，但随着uhmwpe纤维生产技术水平的不断突破和整体性能的不断提升以及相关应用的进一步拓展，进而带动uhmwpe在纤维领域的需求量持续快速增长。预计2024—2028年纤维用uhmwpe的需求年均复合增长率约为13%左右，需求量达7万吨以上。
此外，预计未来5年国内非民用领域对uhmwpe纤维的需求量增速为16%（图9）。
海洋产业中，uhmwpe纤维以其质量轻便、高强度等优良性能可用于绳缆、渔网等产品。此外，uhmwpe也逐步开始应用到海洋风电叶片、内部装置，以及基座结构件。在碳中和及节能减排的背景下，风电作为重要的可再生能源之一，行业发展受到政策的鼓励。uhmwpe也有望在海洋产业和海上风力发电的发展中迎来快速增长，预计未来5年海洋领域对uhmwpe纤维的需求量增速为20%（图10）。
体育器材中，uhmwpe制成的体育用品具有舒适、凉感、强度高、轻量化、耐磨等特性。伴随我国大众体育和健身诉求的不断增长，uhmwpe在滑雪板、钓鱼线等产品上具有广阔应用前景。
（4）工业管材部件
uhmwpe管材广泛应用于石油化工、河海疏浚、尾矿输送、海洋浮标等行业。uhmwpe管材的耐磨性比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，且冲击强度高，特别是在低温条件下，仍有相当高的冲击强度；其还具有优良的抗内压强度、耐环境应力开裂性等。
uhmwpe管材主要应用在石油化工、煤炭、采矿、冶金、电力等重工业行业，这些传统行业产品生产和应用较为成熟，预计未来整体将呈现小幅增长趋势。同时uhmwpe管材的加工难度大，目前生产速度大大低于普通塑料管材制品，导致uhmwpe管材消费增速难以快速提高。预计2023—2028年工业管材用uhmwpe的消费量将以6%左右的增速增长。未来消费增长的主要驱动力来自采矿和冶金行业矿浆输送钢管的替换需求。
（5）其他应用领域
除了以上已经比较成熟的下游应用之外，uhmwpe还在其他领域得到应用，比如柔性衬底膜、特殊橡胶轮胎、越野鞋材料等，但应用规模有待提高。
另外，uhmwpe被加工成中间产品后，如膜、纤维等，也有一些较新的应用领域，如复合材料、鞋面材料等（表3）。
发展展望
技术方面，uhmwpe作为高端聚乙烯材料，生产企业目前只能通过本地专利授权来获得技术，与国外领先企业的技术水平有一定差距，建议企业加大研发投入，不断提升产品生产效率和质量。
市场方面，以锂电池隔膜为代表的消费领域的快速增长，为国内uhmwpe市场的扩大提供了潜力。但企业同时要关注未来固态电池等新技术发展趋势，开发下游高端应用领域，稳步壮大uhmwpe市场规模。
