创造时代的膜材料 要有“膜”有样

慧正资讯：2019年的诺贝尔化学奖揭晓，授予了约翰·B·古迪纳夫、M·斯坦利·威廷汉、吉野彰，以表彰他们在锂离子电池领域的贡献。约翰·B·古迪纳夫在57岁时建造了锂离子电池的神经系统，正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）是他的重要贡献之一，被誉为“锂离子电池之父”。从历年的诺贝尔奖授予情况来看，新材料发明被世界所重视，新材料也在陆续改变世界，其中膜材料也成为新材料领域的重要代表。

图：97岁的约翰·B·古迪纳夫（JohnB.Goodenough）是至今为止诺贝尔奖的最年长获奖者。

2012年5月30日国务院通过《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，将国家对于战略新兴产业的发展目标在2010年9月8日通过的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》的基础上做了进一步的完善和细化。在当前国内外经济形势存在较大不确定性的时点上，新兴战略产业作为“稳增长”引擎的重要性在政府决策中得到充分体现。因此我们可以预期，在政策支持下，七大战略新兴产业将迎来历史性发展机遇，而其中新材料产业既位列七大战略新兴产业之一，也是其它战略新兴产业发展的基础。

薄膜材料是原子、分子或离子沉积在基片表面形成的二维材料。膜材料（或薄膜）所涉及的制造和应用领域十分广泛，包括建筑建材、节能环保、医药、电子、食品、交通、能源、化工等各个行业。中文的“膜材料”在英文分别有“film”和“membrane”两种说法，实质上两者概念上具有一定差异，“film”主要指具有特定物理及化学性能，用于表面覆盖或中间夹入的膜层，强调其强度性质、表面性质、光学性质、粘结性质或阻隔性能等（为表述方便，下文称其为功能性薄膜）；而“membrane”主要是具有选择性分离功能的材料，更多关注其微观孔径结构、分离机理和性能。

膜材料主要可分为功能性薄膜和选择性分离膜两种。 

功能性薄膜品种多样、功能各异，可应用于电子、电器、电气绝缘、标牌/铭牌、线路板、仪器仪表、医药、汽车、印刷包装、建筑建材、新能源等各行业，根据其用途、功能不同可分为以下几大类：

1.防护阻隔用膜，例如包装用膜、手机防护膜、标签膜、护卡膜、缠绕拉伸膜、太阳能电池用薄膜等；

2.光学薄膜，包括汽车防爆膜、建筑膜、玻璃窗膜、液晶显示用薄膜、感光胶片等；

3.电子电气膜，如电容器用薄膜、抗静电薄膜、绝缘膜等；

4.建筑膜材，包括粘结膜、防水隔膜、防水透气膜等；

5.其他特种膜，如转移膜、离型薄膜等。 

根据英国PIRA国际2009年的统计，全球范围内高阻隔膜是应用比例最大的功能性薄膜，占比超过50%，但近年来行业规模相对稳定。根据其预测，2009-2014年全球功能性薄膜行业增速约为6.4%，其中增速较快的将可能是生物降解膜、水溶包装膜及食品包装膜，年均增速皆超过8%。

图1：2004-2014年不同功能薄膜的市场容量（10亿美元） 

而选择性分离膜中已产业化的技术主要有：用于水处理行业的微滤（简称MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO），以及其他应用于其他领域的离子交换膜电渗析（ED）、透析（D）、气体分离（GS）、渗透汽化（PV）及蒸汽渗透（VP）等等。

3、聚合物薄膜的种类分析

制备薄膜的材料可包括金属、无机陶瓷材料及有机聚合物材料，其中以聚合物基薄膜的种类最多，用量最大，应用也最为广泛。而全球范围内聚合物基薄膜中市场规模较大的品种依次是聚酯薄膜，聚丙烯薄膜、双向拉伸聚酯薄膜和聚乙烯膜。此外生物基聚合物薄膜、PVDC薄膜、聚酰亚胺薄膜，含氟聚合物薄膜的市场容量也都较大。

图2：全球各类聚合物薄膜材料的用量

图3：膜材料在七大战略新兴产业中的部分应用

2012年5月30日国务院正式通过《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，推动经济二次转型。而膜材料作为重要材料，在七大战略新兴产业中都有所相关，且在新材料及新能源“十二五”规划中都有重点提及。 

在2012年1月4日工信部颁布的新材料“十二五”规划中单列高性能膜材料专项工程，工程目标是到2015年，实现水处理用膜、动力电池隔膜、氯碱离子膜、光学聚酯膜等自主化，提高自给率，满足节能减排、新能源汽车、新能源的发展需求。主要内容为积极开发反渗透、纳滤、超滤和微滤等各类膜材料和卷式膜、帘式膜、管式膜、平板膜等膜组件和膜组器，满足海水淡化与水处理需求。提高氯碱用全氟离子交换膜生产工艺水平，组织开发动力电池用高性能电池隔膜、关键装备和全氟离子交换膜及其配套含氟磺酸、含氟羧酸树脂，实现其产业化。建成氯碱全氟离子交换膜50万平方米/年、动力电池用全氟离子交换膜20万平方米/年、及其配套全氟磺酸树脂和全氟羧酸树脂，加快发展聚氟乙烯（PVF）太阳能电池用膜。 

此外，在电池材料专项工程中也提出要加快耐高温、低电阻隔膜的开发，积极开发新一代锂离子动力电池及材料，着力实现自主化。 

虽然国内膜技术相对国外领先水平还有一定差距，但目前国内薄膜生产企业在高性能膜材料领域也已开始产业布局，且在部分主流产品上已基本实现技术突破且初具产业化能力，我们预计未来2-3年内在政策支持及下游新需求的拉动下，行业内的企业将迎来高速发展期。 

综合考虑政策的支持方向、行业自身的市场规模及发展潜力等因素，在目前已上市膜材料企业的业务范围中，我们认为光学聚酯薄膜、锂电池隔膜及水处理膜这三个膜材料领域相对具备投资机会，可予以重点关注。