芳纶行业深度报告：下游需求高增长，芳纶涂覆隔膜打开空间

投资建议：芳纶为三大人造高性能纤维之一，受下游安防，5G建设建设驱动需求持续高增长，汽车、航空结构件、过滤等领域应用不断拓展。芳纶作为性能最好的锂电隔膜涂覆材料从0到1向上空间弹性大。推荐具备一体化产业链，产能规模具备优势，向多元化应用不断开拓，有望实现进口替代的芳纶龙头。推荐标的：中化国际，受益标的：泰和新材。 芳纶为三大人造高性能纤维之一，部分性能优势显著：芳纶与碳纤维、超高分子量聚乙烯并称为三大人造高性能纤维。具备高强度、高模量、高耐磨性、高耐温性等特点。芳纶在耐温性能与断裂伸长度方面分别较超高分子量聚乙烯与碳纤维有优势。芳纶在结构增强、安全防护、耐磨等方面有明显优势。 多元化因素驱动芳纶需求高增长，新能源应用打开市场空间：根据帝人预测，受地缘争端加剧，个人以及企业需求增加驱动，橡胶增强领域的增长，全球芳纶市场规模将从2021年的36亿美元增加到2025年的53亿美元。对位芳纶增速快于间位芳纶。此外锂电池安全性，寿命，性能等要素重要性不断提升背景下芳纶作为性能最好的锂电隔膜涂覆材料有望替代传统陶瓷或有机涂覆，渗透率有望大幅提升。保守预测2025年芳纶涂覆隔膜市场空间44亿元，且在涂覆成本进一步下降情况下向上空间弹性巨大。 芳纶进口替代空间大，龙头企业受益行业高成长红利：芳纶从结构上分为对位芳纶和间位芳纶。当前国内对位芳纶需求量约为2万吨，间位芳纶需求量约0.9万吨，年芳纶进口量超过2万吨，中高端产能被杜邦、帝人海外龙头企业垄断，未来国内需求保持高增，芳纶进口替代空间大。国内龙头企业包括中化国际，泰和新材均实现芳纶国产化突破，中化国际拥有5000吨/年对位芳纶产能。泰和新材当前具有对位芳纶6000吨，间位芳纶1.7万吨，芳纶纸3000吨。未来龙头企业将持续受益于①下游安防，个护，光缆增强等芳纶多元化领域高成长红利；②国产芳纶对进口中高端芳纶自下而上的进口替代；③具备成本，质量优势国内企业的芳纶出口增长；④新应用领域打开的向上空间。国内龙头企业有望在此背景下实现从国内龙头向全球龙头的跃迁。 风险提升：芳纶下游需求不及预期，芳纶涂覆渗透率低于预期。 1.芳纶：芳香族聚酰胺人造纤维 1.1.三大高性能人造纤维之一，性能优用途广 芳纶（Aramid fibers），是由酰胺基以及芳香环或其衍生物构成的高聚物长链分子，统称为“芳香族聚酰胺纤维”，简称为“芳纶”。因为芳香基取代了脂肪基，主链结构主要由苯环对位而成的棒状分子结构构成，由于大共轭的苯环存在，分子链段难以发生内旋转，分子链的柔性减小而刚性增强。芳纶纤维分子主链规整性较好，含有刚性致晶单元，液晶形态并排平行排列可以形成内部分子链段高度有序性，实现高模量。在纺丝过程中，这种结构可以在有限空间内沿纤维取向高密度多层堆叠，使得聚合物有较高的强度。 图1柔性链和刚性链聚合构成芳纶分子链 图2芳纶纤维内部结构呈现高度有序性 1.2.结构上分对位芳纶（1414）和间位芳纶（1313） 芳纶具备高强度、高模量、低密度和高耐磨性的特点，表现出优异的物理和化学性能。芳纶与碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维并称世界三大高性能人造纤维。 表1芳纶具有优异的物理和化学性能 结构上分为对位芳纶（PPTA）和间位芳纶（PMIA）。根据结构不同芳纶可分为有对位芳纶(PPTA)和间位芳纶(PMIA)以及邻位芳纶，其中邻位芳纶因商业价值不高一般不考虑在内。对位芳纶以由苯二甲酰氯(TPC)和对苯二胺(PPD)为聚合单体，溶解拉丝合成，结构上排列呈直线状。间位芳纶则由间苯二甲酰氯(IPC)和间苯二胺(MPD)缩聚而成，结构上呈现锯齿状。 表2对位芳纶相比间位芳纶制备工艺更复杂，性能更好 因为结构上的差异，两者性能用途迥异且对应到不同的下游应用。其中对位芳纶具备高强度、高模量特点，主要用于需要耐高温防弹装甲、光缆、摩擦密封材料、橡胶制品、高强缆绳等领域。间位芳纶具备优异的耐高温、阻燃和绝缘性，主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。 图3对位芳纶（1414）以及间位芳纶（1313）分别对应不同下游 芳纶在耐温性、伸长率上较碳纤维、超高分子量聚乙烯有优势。相较于碳纤维，芳纶具有更好的拉伸韧性，因此在有结构增强且需具备韧性领域可以替代碳纤维，例如光纤光缆增强结构，轮胎增强等；相较于超高分子量聚乙烯，芳纶耐高温更优，在需要耐高温的个人防护有得天独厚的应用优势。 表3芳纶相比碳纤维和超高分子量聚乙烯在耐热性和断裂伸长率有优势 图4芳纶在耐高温性，断裂伸长率上有优势 1.3.从军用物资走向民用领域，国内2000年后实现工业化 芳纶诞生于20世纪60年代的美苏冷战时期，最早作为美国航空材料开发。冷战结束后随着芳纶被逐步应用民用领域实现了军用战略物资到民用产品的过度。国际上率先实现芳纶商业化应用的是美国杜邦公司，其于1960年小试成功间位芳纶，并于1967年开始生产对应的工业型号Nomex。1972年杜邦公司的对位芳纶Kevlar实现工业化，同年日本帝人实现间位芳纶Conex的生产。此后荷兰阿克苏诺贝尔、赫斯特等厂商逐步实现了芳纶的产业化。 早期芳纶产能多集中于美国、日本以及欧洲，随着芳纶规模化生产日趋成熟，我国也开始芳纶纤维的开发。早在1986年的“七五”期间，国内就有东华大学化纤研究所、晨光化工研究院、上海合成纤维研究所、沈阳市红星密封材料厂等单位开始研制和生产对位芳纶，但受制于资源，成本等原因芳纶产业化进度缓慢。二十一世纪开始，国内芳纶产业化开始突破，2004年，泰和新材实现了间位芳纶的量产，随后2011年其对位芳纶也实现了工业化。2010年间，苏州兆达借助东华大学的技术积累成为国内售价对位芳纶企业，随后中化国际基于苏州兆达的积累在2020年底完成了5000吨对位芳纶产能建设。 图5芳纶纤维产业化从欧美走向亚洲 表4中国在2000年后实现芳纶产业化 2.对位芳纶：工艺生产高壁垒，进口依赖度高，个 护，光缆增强，汽车等领域驱动下游需求高增 2.1.纺丝生产过程长，设备要求高 对位芳纶生产门槛高，生产涉及聚合、纺丝两个步骤，此外纺丝过程涉及的浓硫酸回收也是产业化生产的难点。在对苯二甲酰氯（TPC）和对苯二胺（PPD）的单体聚合成对位芳纶（PPTA）过程涉及单体活性高、聚合放热量大、聚合过程相变复杂等问题。随后PPTA需要在100%浓度硫酸以及一定压力下进行纺丝后制成纤维。纺丝过程中硫酸有腐蚀性，因此设备要求极高，且残存的浓硫酸会使纤维在纺丝过程中导致聚合物的降解，从而影响纤维的强度和模量。 图6对位芳纶工艺流程长，设备要求高 对位芳纶生产流程长，涉及设备多，不同工艺的调试决定产品性能。目前对位芳纶主流聚合工艺包括低温聚合和界面聚合，低温聚合不需要提纯，形成的均相体系可以直接纺丝，因生产效率高、工艺相对简单、溶剂消耗少、成本更低被国内外广泛采用，成为最广泛的芳纶生产工艺，对位芳纶生产难度更高的界面缩聚法仅有杜邦掌握。纺丝主要包括干法纺丝和湿法纺丝，干法纺丝速度更快但国内还在突破中。芳纶生产路线长，涉及工序，关键设备多，各主流厂家根据自己的“know how”开发出相应的工艺和产品，因此生产过程中的纺丝速度、稳定性、连续性、以及生产成本均存在差异。 表5主流厂商开发出不同的工艺路线 通过对生产过程中张力，干燥性能的处理，根据不同的强度、模量，对位芳纶又可分为普通型、高强型和高模型，其又分别对应不同的下游应用。 表6对位芳纶分为普通型、高强型和高模型 2.2.对位芳纶下游光缆增强，防护，汽车需求高增长 防弹防护、光纤增强领域是对位芳纶主要下游应用。对位芳纶下游集中在防弹防护、光纤增强、橡胶增强以及摩擦密封等领域。根据《芳纶发展现状及未来趋势》的数据，全球对位芳纶在防弹防护与摩擦材料的应用占比均为30%。而因国内对位芳纶发展时间相对晚于国外且受国内产业结构影响，对位芳纶在国内下游应用多集中于光纤增强，安全防护领域，应用占比分别为40%以及30%，此外汽车胶管也是国内对位芳纶的主要应用之一。 图7全球对位芳纶下游主要为防弹防护和摩擦密封图8国内对位芳纶主要下游为光缆 表7对位芳纶的用途广泛 预计2025年全球对位芳纶市场规模37亿美元。受下游防护用品需求驱动，以及新兴应用领域开拓，根据帝人的数据，预计到2025年全球芳纶市场市场规模在53亿美元，约350亿人民币，CAGR为9.7%。根据Reseachand market预测，预计2025年全球芳纶中70%为对位芳纶，则对位芳纶市场空间达到37亿美元，参考油材讯数公众号数据，对位芳纶为平均14万元/吨，间位芳纶10万元/吨测算，预计2025年对位芳纶以及间位芳纶的需求量分别达到18万吨与10万吨。当前全球芳纶名义产能约14-15万吨/年，其中对位芳纶需求约在8-9万吨，对应市场规模在170亿元左右。2018年我国对位芳纶需求量约在1.2万吨，当前需求量在2万吨左右。受地缘冲突对个人防护领域需求驱动，以及5G建设下光缆需求拉动，预计未来数年国内对位芳纶需求有望超过3万吨。 图9帝人预测2025年全球芳纶市场空间预计达53图102025年全球对位芳纶需求量预计达18万吨亿美元 光缆需求增长拉动对位芳纶增量。对位芳纶纤维凭借高强度，高模量以及低蠕变的性能，同时兼具优秀的化学稳定性和低热膨胀效应，成为最理想的光缆非金属增强材料。对位芳纶纤维在室内外光纤和电力缆，室外ADSS光缆、室内光缆及跳线等领域广泛应用，起到显著抗拉增强作用。 图11对位芳纶作为光缆增强材料优势明显 图12芳纶在ADSS光缆中用作增强 表8光缆中增强件性能比较，对位芳纶有绝对优势 5G通讯的发展对光纤光缆的强度、模量、寿命、质量等性能提出更高要求。5G网络的建设光缆逐渐代替传统金属线成为信息传播主要介质。作为张力构件，芳纶可以使得脆弱的光纤在受到拉力时得到保护而不致伸长，从而不损害信号的传输性能。5G通信网络的建设大幅加速芳纶在信息领域用量。 根据工信部数据，截止2021年底，全国光缆线路总长度5488万公里。 根据国家统计局数据，2021年中国光缆产量为3111万芯千米，同比增长4.4%，均保持增长态势。未来在“十四五”规划下，新一轮信息革命与产业变革深度融合。5G网络作为“新基建”的关键，将推动光缆产量增加，从而带动对位芳纶用量持续扩大。此外海洋资源的陆续开发，连接海上平台与海峡作业之间信号传输的光缆需求增长也成为对位芳纶在光缆中又一新需求点。根据油化材讯数据整理，2018年光缆用对位芳纶需求量在4800吨左右，2020年或达到5400吨。 图132021年中国光缆产量为3111万芯千米 图14截止2021年底全国光缆线路总长度5488万公里 汽车领域应用空间大。对位芳纶依靠优异的物理、化学性能在汽车领域应用广泛。对位芳纶广泛被用于汽车保险杠后梁，刹车片，离合器衬片，轮胎帘子布等部件增加其耐磨防爆性能。此外，对位芳纶应用于各类汽车胶管、工业传送带等可增强尺寸稳定性、耐疲劳性和附着性。在新汽车新能源，轻量化背景下，相较于聚酯、尼龙、人造丝和PEN丝等其他纤维，芳纶在高强度、高模量、高粘结性领域具备优势，芳纶在汽车领域的应用空间空间被打开。根据Tecnon OrbiChem统计，2019年全球对位汽车轮胎橡胶应用占比为29.02%，而国内该领域则为15.13%，在该维度下芳纶未来有巨大的替换空间。 图15对位芳纶在汽车中用途广 表9芳纶在车辆上应用有优势 2.1.供给端：对位芳纶进口依赖度高，国内产能逐步突破 对位芳纶国内进口依赖严重，进口替代空间广阔。截止2021年，全球共有对位芳纶产能约9.3万吨，于当前全球需求相当，其中国内需求约在3万吨以上，高度依赖于进口。目前全球产能主要高度集中于杜邦公司、帝人等行业巨头，杜邦和帝人分别拥有对位芳纶产能35000吨和32000吨，合计占据全球产能的80%以上，且多集中于中高端领域。国内对位芳纶突破较晚，规模化生产企业较少，仅泰和新材、中蓝晨光、中芳特纤等企业产