十大领域用化工新材料发展研究
“十大领域用化工新材料发展研究”之
纺织食品领域用化工新材料发展趋势研究
申传龙 马磊 齐景丽
摘要:衣食住行,民生之基。其中“衣”与“食”更是构筑人民美好生活最为直接、最为重要的两大支柱。从遮体保暖到时尚美观,从果腹生存到健康营养,纺织与食品工业的每一次进步都深刻影响着国计民生。当前,以化工新材料为代表的科技革新正为这两个传统领域注入全新活力。在纺织领域,新材料推动纤维向功能化、高性能化和绿色化方向升级;在食品包装领域,新型包装材料通过提升包装阻隔性、安全性与可降解性,实现食品保鲜与环保的双重目标。为增强我国在纺织食品领域化工新材料的自主创新能力,下一步应加强关键新材料技术攻关,构建产学研用协同体系,推进产业链协同与供应链优化,重点企业要实施灵活多元的资本战略与产业布局,持续提升人民大众“穿”的体验与“吃”的品质,实现民生改善与产业竞争力的协同发展。
一、纺织领域新材料发展现状和趋势
纺织化纤行业是我国国民经济与社会发展的支柱产业、解决民生与美化生活的基础产业、国际合作与融合发展的优势产业。改革开放以来,我国纺织化纤行业完成了从承接转移、模仿跟进,到主动布局、并跑领跑的重要转变,改变了全球纺织产业版图,在国际纺织产业链分工和供应链体系中占据重要地位,综合竞争力跻身世界纺织强国之列,是我国制造业具备国际竞争力的重要支撑力量。
(一)行业发展总体情况
1.产业体系优势基础牢固
我国纺织产业链环节齐全,是全球最大的纺织材料生产国、加工国。2024年,我国化学纤维产量7475万吨,占全世界比重超过70%;全行业纤维加工总量超过6800万吨,占全世界比重保持在50%以上;纺织品服装出口总额3011亿美元,占全世界比重稳定在三分之一以上。
2.科技创新能力稳步提升
纺织领域新材料科技创新能力从“跟跑”全面进入“并跑、领跑”。高性能纤维突破技术垄断,在碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等领域取得显著突破,总产能占全世界比重超过三分之一。产业用纺织品科技优势逐步培育和积累,在高温过滤、土工建筑、安全防护、医疗卫生和结构增强等领域取得一批创新成果,国际竞争力明显提升。
3.绿色制造体系加快建立
用地集约化、原料无害化、 生产洁净化、 废物资源化 、 能源低碳化 等绿色发展方式在行业广泛应用。淘汰高能耗装备使用连续化、智能化装备等清洁生产技术研发应用增强,各种节能设备及余热、余压回收等资源综合利用技术应用面扩大,天然气、光伏发电等清洁能源利用比重上升。废旧纤维制品物理法、化学法、物理化学法回收再利用关键技术全面突破,循环再利用纤维应用规模不断扩大。
(二)重点纺织新材料发展情况分析
1.涤纶:产业结构优化与差异化发展
涤纶作为我国产量最大的合成纤维品种,2024年产量达到6226万吨,占化纤总产量的83%,同比增长9.2%。行业经过多年发展,已形成规模化、集中化的特点。截至2024年底涤纶长丝行业CR6(前六大企业产能占比)达到75%,桐昆股份(601233)、新凤鸣(603225)、恒逸石化(000703)等龙头企业持续扩张产能,行业集中度不断提高。涤纶短纤行业同样呈现优势企业主导的格局,截至2024年底行业前四名企业产能合计约占43%。差别化涤纶短纤维在基础性能上,具备了低熔点、中空、有色、抗菌、低VOCs、高弹性等特性,满足家用纺织、汽车内饰、建筑工程、健康护理、过滤材料等细分领域的需求。
2.锦纶:供需结构优化与新兴应用崛起
锦纶纤维在强度和耐磨性、吸湿性等方面具有突出特点,因而由其制成的面料被广泛应用于户外、运动、防寒、休闲服装等领域。2024年我国锦纶产量为459万吨,同比增长6.3%。我国锦纶纤维主要以尼龙6纤维为主,尼龙66纤维占比较小,仅占锦纶纤维消费总量的10%左右,产量低主要受限于原材料己二腈的技术壁垒。锦纶行业产能前五的厂商为永荣股份、华鼎股份(601113)、台华新材(603055)、唐源合纤、恒申合纤,合计约占行业总产能的54%。未来锦纶纤维的需求增长主要来自运动服、防晒服户外用品市场。
3.氨纶:行业竞争加剧与差别化突破
氨纶作为一种弹性纤维,因其高伸长、高弹性恢复率的特点,被称为纺织品的“工业味精”。2024年我国氨纶产量为105万吨,全国氨纶生产企业约25家,行业前五大生产企业合计产能占比超过70%。当前,龙头企业依然在积极扩产抢占市场。在行业整体竞争加剧的背景下,差别化、功能性、高附加值成为氨纶行业未来发展方向。目前我国氨纶的差别化率偏低,部分高端产品在一定程度上仍需要依赖进口,因此具有广阔的发展潜力。
4.芳纶:高端应用拓展与进口替代加速
芳纶作为高性能纤维的重要品种,分为对位芳纶(PPTA)和间位芳纶(PMIA)。2024年我国对位芳纶产量达到1.5万吨,国内市场占有率76%,进口替代步伐明显加快。对位芳纶下游应用集中在安全防护、光纤增强、橡胶增强和汽车工业等领域。防弹衣、防弹头盔等军用需求以及特种行业防护服需求保持稳定增长。间位芳纶2024年国内产量1.3万吨。间位芳纶因其优异的耐高温和阻燃特性,主要应用于工业过滤、安全防护和电气绝缘等领域。由于国内个体防护市场潜力巨大,防护服装用间位芳纶用量每年以50%以上增速增长。
5.生物基化学纤维:技术创新与市场拓展提速
在可持续发展和双碳目标推动下,我国生物基化学纤维研发与应用呈现活跃态势。2024年,我国生物基纤维产业迎来重要突破,莱赛尔纤维产量达到42万吨,同比大幅增加31%,成为再生纤维领域增长最快的品种之一。聚乳酸(PLA)纤维产量达1.5万吨,同比增长50%;生物基聚酰胺(PA56)纤维产量为0.8万吨,同比增长60%。生物基纤维正在从实验研发阶段迈向规模化产业化阶段。生物基纤维技术的创新不仅体现在产能扩张上,更在技术路线多元化方面取得进展。以莱赛尔纤维为例,我国已突破溶剂回收等关键技术,形成具有自主知识产权的成套技术装备,降低生产成本的同时提高了产品质量稳定性。
二、食品包装领域新材料发展现状和趋势
食品包装是食品的重要组成部分。包装不仅能够保护食品,保持其稳定的质量,方便食品消费,还可以直接表达食品外观,塑造吸引消费者的产品形象,具有超越物质成本的价值。随着食品加工业的规模化发展,包装需求持续增长。同时,全球对环保问题日益重视,安全、绿色的新型包装材料正成为行业转型升级的核心方向。
(一)行业发展总体情况
1.食品包装市场规模持续增长
近年来,我国食品包装市场规模持续增长,年均复合增长率保持在较高水平。主要得益于国内经济的稳定增长、居民收入的不断提高以及消费升级的持续推进。随着消费者对食品安全、营养健康及包装环保性的关注度不断提升,预计未来几年食品包装市场将继续保持快速增长态势。同时,随着电商、新零售等新型销售渠道的兴起,对包装的需求也呈现出多样化和个性化的特点,为企业提供了新的增长点。
2.高阻隔材料成为重点发展产品
高阻隔材料在食品包装中扮演着关键角色,能有效阻隔氧气、水蒸气等气体,是延长食品保质期的核心技术。当前市场上主流的高阻隔材料包括聚偏二氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚酰胺(PA)等,材料通过多层共挤技术制成复合薄膜,广泛应用于高温蒸煮肉制品、乳制品、休闲食品等包装领域,显著提升食品安全保障水平。
3.生物可降解材料市场潜力巨大
随着环保意识的增强,生物可降解材料在食品包装中的应用日益受到重视。这些材料主要包括淀粉、蛋白质、壳聚糖等天然高分子化合物,它们具有良好的生物相容性和可降解性,能够在自然环境或特定生物条件下完全分解为无害物质,从而减少对生态环境的污染。生物可降解材料的应用不仅符合绿色包装的发展趋势,还为消费者提供了更加安全、健康的食品包装解决方案。近年来生物可降解食品包装材料研发与应用取得显著进展。聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚碳酸亚丙酯(PPC)等材料成为研究热点,并在特定应用领域开始替代传统塑料包装。
表1 主要生物可降解食品包装材料比较
(二)重点食品包装新材料发展情况分析
1.聚偏二氯乙烯(PVDC)
PVDC是由偏二氯乙烯单体聚合而成的热塑性聚合物,具备优异的气密性以及对油脂和许多化学品的耐受性。PVDC树脂可作为复合材料或单体材料生产包装薄膜,单层PVDC薄膜和多层复合膜广泛用于食品和药品的包装领域。PVDC 还可作涂覆薄膜使用,在BOPP、BOPET等基材上涂覆PVDC胶乳(乳液)能够大幅提高气密性。我国PVDC主要生产商包括浙江巨化、江苏康宁华能、山东东岳等,其中浙江巨化市场份额较大。
2.乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)
EVOH是当前阻隔性能最优异的材料之一,其阻隔性能比PA高约100倍,比PP和PE高10000倍,比PVDC高10多倍。EVOH的阻隔性能主要取决于其乙烯含量,乙烯含量越高,阻隔性越低,但加工性越好。目前全球主要EVOH制造商有日本可乐丽、日本合成化学和中国台湾长春化工等,其中可乐丽公司在全球的市场份额约为60%。中国石化川维化工公司也推出了具有自主知识产权的EVOH产品,其工业化生产仍在推进中,未来有望降低我国EVOH的进口依赖度。
3.热塑性聚乙烯醇(TPVA)
TPVA作为一种新兴阻隔材料,近年来受到广泛关注。TPVA是由聚乙酸乙烯酯皂化醇解得到的功能性高分子,具有优异的阻隔性能,但难以塑化加工。2022年中国石化上海石油化工研究院完成了批量TPVA的关键助剂生产,联合宁夏能化开发了阻隔TPVA产品,成功应用于7层阻隔包装膜的生产。TPVA的阻隔性能虽然不如EVOH,但优于PA等其他阻隔材料,在目前EVOH市场供应紧缺的情况下,TPVA是性价比较高的阻隔材料选择。
4.聚乳酸(PLA)
PLA是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,由从可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提取出的淀粉原料制成。PLA具有良好的生物降解性、生物相容性和易加工性,可用作包装材料、纤维和非织造物等。目前全球PLA产能接近40万吨/年,美国NatureWorks是产能最大的PLA生产商,年产量达到15万吨,占全球的30%左右。浙江海正生物材料股份有限公司是国内首家专业从事PLA研发、生产、销售的上市公司, 其在聚乳酸领域具有深厚的技术积累。此外还有安徽丰原集团,目前其30万吨聚乳酸项目正在建设,项目建成后总产能将达40万吨/年,届时将超越美国NatureWorks,成为全球产能最大的PLA生产企业。
5.聚丁二酸丁二醇酯(PBS)
PBS为白色半结晶型热塑性聚合物,具有优异的耐热性、耐化学性能、熔体加工性能和机械性能。与其他可降解食品包装高分子材料相比,PBS价格便宜、加工方便、综合性能优异,并且其原料可通过石油、生物可再生资源多种渠道得到。PBS被大量应用于可降解食品包装高分子材料,例如冷热饮包装盒、食品袋、饮品瓶等。据行业统计数据显示,国内可降解塑料市场潜在规模超300万吨。其中,PBS的市场需求量预计将达到180余万吨,而当前国内相关产能仅十余万吨,市场发展空间十分广阔。
三、纺织食品领域化工新材料高质量发展的建议
(一)构建协同高效的技术创新体系
面对纺织和食品领域化工新材料的快速发展,企业应构建协同高效的技术创新体系,整合内外部资源,提升研发效率和创新能力。
在纺织材料领域,企业应重点关注高性能纤维的应用技术、生物基纤维的规模化制备技术和绿色制造技术。通过上下游科技攻关等模式,集聚科研、设计、生产、设备制造、工程建设和销售等全链条力量,推进碳纤维、对位芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维多场景应用。对于涤纶、锦纶等纤维品种,应注重差别化、功能化技术的开发,提高产品附加值和市场竞争力。
在食品包装材料领域,企业应聚焦三大方向:高阻隔材料、生物可降解材料及智能包装技术。通过产学研协同创新机制,重点突破EVOH、PVDC等高阻隔材料的产业化技术瓶颈,着力攻克具有自主知识产权的TPVA材料研发。针对生物可降解材料,应系统推进材料改性技术攻关,全面提升材料的阻隔性、力学性能和环境适应性,拓展其在高端食品包装领域的应用边界。同时,应前瞻性布局智能包装技术融合创新,重点开发具备环境感知、数据传输和智能响应功能的新型包装材料体系。
(二)推进产业链协同与供应链优化
新材料的发展离不开产业链的协同和供应链的优化。企业应积极推动上下游一体化发展,加强与原材料供应商、产品制造商和终端用户的合作,构建稳定高效的供应链体系。
在纺织材料领域,企业应推进从"原料-PTA-聚酯-纺丝"的聚酯产业链整合,提升产业链整体竞争力。对于高性能纤维,应加强与下游应用领域的合作,共同开发满足特定需求的产品和解决方案。例如,与汽车制造商合作开发车用轻量化复合材料,与防护装备企业合作开发高性能防护材料,与环保企业合作开发过滤分离材料等。
在食品包装材料领域,企业应构建从"基础原料-包装材料-包装制品-回收利用"的完整产业链条。通过与食品企业合作,开发符合食品安全要求的专用包装材料;与包装制造企业合作,优化加工工艺和包装设计;与回收企业合作,建立完善的回收利用体系。共同搭建全产业链协同创新产业(300832)联盟,建设食品领域高分子材料创新研发平台,聚力推动紧缺型高技术含量材料开发。
(三)实施灵活多元的资本战略与产业布局
面对快速变化的市场环境,化工新材料企业应实施灵活多元的资本战略与产业布局,通过并购、投资、合作等方式,快速获取外部技术和资源,提升竞争力和市场地位。
在纺织材料领域,重点企业可瞄准产业链下游中小型高技术材料生产及研发企业,通过资本和技术介入,培育自身从“产”到“用”的产业链。对于市场需求大、技术门槛较高的品种,如碳纤维、芳纶等,可通过并购整合扩大产业规模,提高市场占有率;对于新兴领域,如生物基纤维、循环再利用纤维等,可通过风险投资、产业基金等方式,布局有潜力的创新企业。
在食品包装材料领域,企业应聚焦三大赛道的投资布局:高阻隔材料、生物可降解材料及智能包装技术。对于技术成熟度较高的领域,可通过横向并购整合产业链资源,快速扩大产品线和市场份额;对于技术处于成长期的领域,可采取战略投资方式与创新型企业建立合作关系,重点突破材料性能优化与成本控制的技术瓶颈;对于前瞻性技术,可通过研发合作、技术授权等多元模式提前布局,构建技术储备优势。
同时,企业还应构建"双轮驱动"国际化战略体系,通过建立海外研发中心、生产基地和国际营销网络,整合全球资源,打造覆盖研发、生产、销售的全链条国际竞争力,拓展全球市场。
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作者简介
申传龙
■ 中国国际工程咨询有限公司石化轻纺业务部石化处副处长,高级工程师,咨询工程师(投资),美国罗切斯特大学硕士研究生毕业。
■ 曾参与云南炼油、浙江石化炼化一体化项目的工程设计工作。目前主要从事石化行业相关咨询工作,参与了多项国家部委委托的课题研究工作,参与过浙江舟山、曹妃甸、连云港等国家石化产业基地规划咨询工作,以及中石化、中石油、中海炼化、中化泉州等大型企业发展规划编制、管理咨询和重大石化工程项目的咨询评估工作。
作者简介
马磊
■ 中国国际工程咨询有限公司石化轻纺业务部轻纺处高级工程师,咨询工程师(投资)。
■ 主要从事轻工、纺织领域项目评估、规划编制、项目策划、政策研究、管理咨询等,先后参与完成国家部委委托的轻工、纺织行业课题研究,主持和参与轻工、纺织领域国家重大工程及专项评估,省市级轻工、纺织产业专项规划编制与项目策划,轻工、纺织企业管理咨询服务。
作者简介
齐景丽
■ 中国国际工程咨询有限公司石化轻纺业务部副主任,正高级工程师,咨询工程师(投资),注册化工工程师。中咨卓越工程师学院博士生导师、北京化工大学化学工程学院兼职教授、中国石油和化学工业联合会化工新材料委员会第一届专家委员会委员。
■ 主要从事石化化工新材料领域政策研究、工程评估、规划编制、项目策划及管理咨询等,先后主持和组织完成了国家部委委托的多项行业课题研究,炼油、乙烯、芳烃等多项国家重点工程咨询评估,浙江、江苏、广东等地区石化产业基地发展规划编制咨询等。荣获1项FIDIC工程项目优秀奖和多项优秀咨询研究成果奖。
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