摘要:高端新材料COC/COP是非晶、高附加值热塑性工程塑料,COP(CycloOlefin Polymer,环烯烃聚合物)是由环烯烃单体均聚而成,COC(Cyclic Olefin Copolymer,环烯烃共聚物)是由环烯烃单体与α-烯烃等共聚而成。
高端新材料COC/COP是非晶、高附加值热塑性工程塑料,COP(CycloOlefin Polymer,环烯烃聚合物)是由环烯烃单体均聚而成,COC(Cyclic Olefin Copolymer,环烯烃共聚物)是由环烯烃单体与α-烯烃等共聚而成。
二者虽然具有相似的比重和吸水率,但是热学性能、光学性能和机械性能等具有明显差异。
COP的光学和机械性能较好,主要用于光学领域。
COC的热学性能较佳,主要用于医用耗材及包装领域。
全球COC/COP市场仍是卖方主导
全球COC/COP产能及分布
截至2025年1月,全球COC/COP总产能为9.3万吨/年。
其中,COP产能为5.26万吨/年,占总产能的56.6%,生产企业全部来自日本,包括瑞翁和日本合成橡胶(JSR);
COC产能为4.04万吨/年,占总产能的43.4%,生产企业包括日本宝理和三井化学及中国拓烯科技和鲁华泓锦。
同时,全球范围内还有一些COC产能处于投资建设中,据不完全统计,全球COC新增投资约41.8亿元,规划产能7.808万吨/年。
其中,5.808万吨产能来自中国企业,其余2万吨产能来自日本宝理。
值得注意的是,COP领域目前暂无新增投资。
未来,随着规划产能的投产,全球COC产能将达到11.848万吨/年,供应格局也将发生显著变化,中国在全球COC供应中的占比将从当前的10%大幅提高至52%。
全球COC/COP消费结构及趋势
在全球范围内,由于COC/COP技术难度高,生产企业较少,需求主要由供给决定,目前约为9万吨/年。
从全球COC/COP的下游消费结构来看,
光学领域占38%生物医药领域占22%透明工程塑料领域占20%中国是全球最大的COC/COP消费国,占全球消费的36%,其次是西欧和日本,三者合计占全球总消费量的83%。
根据Verified Market Research的数据,2023年全球COC/COP市场规模约为51亿美元,预计到2030年将达到107亿美元,复合年均增长率为11.2%。
COC/COP产业链核心技术
主要由日本企业掌握
COC/COP产业链包括上游原料端、中游产品端和下游应用市场端。整个产业链的核心技术主要集中在降冰片烯生产技术和COC/COP生产技术,这两项技术都是行业内的“卡脖子”技术。
降冰片烯生产技术
降冰片烯主要通过乙烯与环戊二烯经Diels Alder反应得到。
截至2025年1月,全球90%以上的单体降冰片烯产能与COC/COP产能配套,主要生产商依然是日本四家COC/COP生产企业,中国仅有山东鲁晶化工科技有限公司500吨/年降冰片烯合成装置投产。
该技术由鲁晶化工与北京石油化工学院靳海波教授团队合作开发,产品各项性能指标均达到要求,其中环戊二烯的转化率达到96%,降冰片烯的选择性达到95%以上。
COP生产工艺
COP生产工艺为开环易位聚合工艺(ROMP),环烯烃单体在催化剂的作用下,环内双键经过碳碳双键切断并重组的聚合反应。
瑞翁是全球最早建设COP装置的企业,1991年推出ZEONEX®产品,1998年推出ZEONOR®产品。ZEONEX®是光学树脂,可用于照相机与打印机、光学读取头等光学零部件、高频连接器和天线基板等。ZEONOR®是通用透明工程材料,可用于导光板、汽车零部件、容器、光盘等各个领域。为减少碳排放及降低化石原料的消耗,瑞翁独自研发出COP再生技术,并于2024年3月建成全球首套COP再生装置。
该技术能使再生树脂保持原始透明度和纯度,达到与原生树脂相同的质量水平。与原生树脂相比,再生树脂在制造过程中能够减少约1.2万吨的二氧化碳排放量。
JSR于1997年在千叶工厂采用ROMP工艺量产COP产品,与瑞翁COP的区别是采用酯代四环十二碳烯衍生物为单体,催化剂体系采用WCl6/Et2AlCl,聚合反应产率能达到99%。典型产品为ARTON®,分为成型树脂和薄膜树脂,用于生产手机镜头、光导向板以及光学薄膜。
目前上市的ZEONEX®T62R产品折射率最高,为1.536。而下游应用市场对光学元件的折射率提出了更高要求,因此瑞翁新开发一种以1-萘基降冰片烯和2-萘基降冰片烯混合物聚合得到的COP树脂,折射率达1.609,高于目前市场上的所有产品。与瑞翁的COP产品相比,JSR的折射率较低而吸水率较高,作为光学材料整体性能欠佳。
COC生产工艺
COC生产工艺为加成聚合工艺(COC工艺),在催化剂(茂金属化合物和齐格勒纳塔催化剂)作用下直接打开降冰片烯环上π键,与乙烯发生共聚反应,产物是两种结构单元的无规共聚物。
2000年德国赫斯特集团的mCOC工艺装置投产,产品命名为TOPAS®。2006年宝理通过收购TOPAS业务进入COC领域。三井化学于1995年建成COC生产装置,典型产品为APELTM非晶态透明树脂,主要应用于光学领域(手机镜头、车载摄像头、AR/VR等光学部件)和医疗包装领域(用于预灌封注射器、药瓶、化妆品容器、分析皿、收缩管、食品包装用易撕膜等)。
我国COC/COP产业
亟需进一步突破核心技术
产能及规划
截至2025年1月,我国COC产能0.4万吨/年,规划产能5.808万吨/年,其中,建设1万吨/年以上COC工业化装置的企业有阿科力、拓烯科技和鲁华泓锦,产能分别为3万吨/年、1.8万吨/年、1万吨/年。无COP生产装置及投资计划。
需求及增长
我国COC/COP需求稳定增长,预计将从2021年的2.1万吨增长至2025年的2.9万吨,其中光学领域需求占比超过一半。2021年我国COC/COP需求中,光学领域占53.2%,包装和医疗领域分别占25.3%、15.1%,其他领域占6.3%;预计2025年消费需求中光学领域占比将上升至55.4%,包装领域及医疗领域占比小幅度下降,约为23.6%及14.7%。
国产替代需求与产业发展
光学领域是COC/COP最重要的消费领域,国产替代需求不断提升。据中国光学光电子行业协会光学元件仪器分会统计,我国光学元件市场规模由2016年的300亿元增长至2021年的1500亿元,复合年均增长率高达37.97%;此外,随着光学元件下游应用领域,如手机镜头及模组、车载光学、照相和摄像以及安防领域的持续发展,将为我国光学元件市场带来持续增长的空间,预计到2027年我国光学元件市场规模将增长至3095亿元。
目前包装领域用量较大的是药品包装、预灌封注射针、药用容器等。
2021年,我国医药包装行业市场总规模约1359亿元,2023年达1537亿元。
2022年起在国家药品监督管理局登记的COC/COP药包材公司数量迅速增加,截至2025年1月已达到27家。
随着我国医药包装行业的快速发展以及COC/COP国产化加速,该领域将迎来快速发展。
我国参与COC/COP产业建设的企业主要包括拓烯科技、鲁华泓锦、阿科力、金发科技和鲁晶化工等。近两年,COC/COP国内产业化进程加速,一方面,国内部分企业经过多年研发积累已具备一定的产业化能力;另一方面,手机镜头、车载摄像头等下游供应链安全担忧使下游厂商的国产替代意愿加强,从而促使上下游产业化开发进程加快。
COC/COP及其原料降冰片烯生产技术一直被日本少数企业掌握。经过攻关突破,自2023年始,我国拓烯科技和鲁华泓锦两家企业实现千吨级COC生产装置投产,产能共计0.4万吨/年。同时我国多套万吨级装置正在建设中。但国产降冰片烯产能与我国COC/COP产能所需原料量相差甚远,仅有鲁晶化工一套500吨/年合成装置,严重制约COC/COP产业发展,亟需突破降冰片烯核心技术,解决“卡脖子”问题。
来源:塑连网-小郭