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COC材料行业专题报告产业化加速,国产替

发布时间:2024/1/14 14:37:39   

(报告出品方/作者:华安证券,王强峰、潘宁馨)

1国内COC开启产业化元年,市场空间广阔

COC是一种高性能、高壁垒的“卡脖子”的材料。COC(环烯烃共聚物)是一类性能优越的材料,这种材料依赖于C5产业链,由C5原料制备得到环烯烃单体,并在此基础上通过和α-烯烃(如乙烯)共聚制得,其中反应单体、催化剂、聚合工艺均存在较大难度,产业化壁垒极高,目前国内全部依赖进口。

COC物理性能极佳,可广泛应用于消费电子、医疗等高端领域。环烯烃共聚物(COC)具有高透明度、低双折射率、高阿贝值等优良的光学性能,同时具有低吸水性、高生物相容性、尺寸稳定性、低密度、高耐热性、高流动性等优良性能,主要应用于镜头及液晶显示屏用导光板、光学薄膜等的光学用途,医疗、检测仪器领域,电子器件领域等。目前主流的手机摄像镜头均采用以COC/COP为原料的塑料镜片,同时COC/COP近年来也拓展了预灌注、医疗包装、食品包装等用途。另外,由COP制成的膜材料可用于各类屏幕,以及PE改性剂等其他高端领域。

COC需求稳定增长,光学领域需求占比超过一半。由于生产企业较少,技术突破难度高,全球COC消费主要由供给决定,约8-9万吨。据中国化工信息中心(CNCIC),年中国消费2.1万吨左右COC,目前已是全球最大的COC消费国家,其中53.2%需求来自于光学领域,包装和医疗领域分别占25.3%及15.1%,其他领域占比6.3%;预计年中国COC消费增长至2.9万吨,CAGR约8.4%,预计到年,光学领域占比上升至55.4%,包装领域及医疗领域占比约为23.6%及14.7%。光学领域仍然是COC最重要的领域,且由于消费电子及新能源车产业链向国内转移,国产替代需求不断提升。同时,一些新的光学应用场景也给COC材料注入新的发展动能,如虚拟现实、抬头显示、车载光学等。医药包材与食品包装对于COC的应用均是广阔的蓝海市场。材料相对于原有的竞品均有一定的优势,但囿于成本问题前期仅应用于高端应用领域,所以目前需求量未充分反映实际,国产化降本有望打开更多新增需求空间。

2光学领域:手机车载领域产业链完善亟待国产替代,新应用场景注入活力

COC材料目前最大的需求领域来自于光学领域,主要场景有手机镜头、车载镜头、安防镜头、AR/VR及抬头显示等新型应用场景等。手机镜头由若干镜片(指模组内)、隔片(隔圈)和压圈、镜筒组成。从材质上分,镜头主要分为塑料镜头和玻璃镜头两大类;制程上又分成球面和非球面。现在手机应用的主要是非球面塑料镜头。塑料镜头的优点在于小而轻、便于大规模量产(注塑方便)、加工成本低、塑形能力强、良率高,玻璃镜头的优点在于透光率更高、成像质量更好,但其高昂的制造成本和复杂的工序不适宜消费电子的应用场景。除此之外,还有玻璃塑料混合镜头,由部分玻璃镜片和部分塑料镜片共同组成,结合了二者的特点。目前手机镜头模组镜片以塑料镜片为主,少数高端机使用玻塑混合镜片,但未广泛应用。

聚光成像的透镜是决定照片清晰度的重要部件,由凸镜和凹镜组合而成。普通照相机上使用的是口径较大的玻璃材质的透镜,而智能手机的相机透镜,则必须既小又轻才行。手机镜头塑料材料的核心要求:高折射率、高透光率、低雾度、低双折射率、高阿贝数、高热变形温度。其中,低双折射率是图像高清晰度的关键。PMMA和PC透明塑料可以替代无机玻璃,但缺点在于PC双折射率偏大,PMMA吸水率偏高,因此需要开发新型性能优良的光学透明性塑料,其中非晶形聚烯烃是最有代表性的。目前常用的高端光学塑料有日本三井化学APEL—COC/日本ZEONEX—COP/日本大阪气体化学—OKP系列,其中三井化学和瑞翁是全球光学镜头材料这一市场的主要玩家,其生产的COC/COP材料也是最常用的光学透明塑料。根据APEL树脂相关推介材料,该材料主要应用于凸透镜和传感器侧的透镜,对镜头的成像能力起到关键作用。

轻薄多摄的技术趋势下,手机镜头增速高于手机出货量增速。基于手机内部空间的局限性,单颗镜头就能像单反相机一样进行物理层级的画面拉伸,所以只能通过增加镜头的方式,以实现不同焦段之间的切换完整性,实现人们从微距拍摄到远距离拍摄的需求。集成多颗摄像头能给手机赋予更强大的拍摄效果,通过长焦,广角,微距,深度传感器等,让不同功能、不同性能的摄像头在不同的应用场景下发挥作用,因此近年来可以观察到镜头模组的增速高于手机出货量增速。据TrendForce集邦咨询最新发布的报告显示,受高通胀以及疫情影响,年全球智能手机市场生产量表现不如预期,导致年手机摄像头模组出货量的大幅下滑,仅只有44.6亿颗。年在预期全球经济逐步修复下,智能手机生产量有望同比增长0.9%,同时受益于低端手机镜头数量的提高,因此,预计年手机摄像头模组出货量将同比增长3.6%,达46.2亿颗。单个手机镜头数从年的3.24个已经提升至年的3.87个。

除了增加镜头数量,镜片层数的增加也是一个显著趋势,COC材料在手机光学镜头领域的需求预计维持高增速。通常而言,模组内,多层镜片组合会互相矫正过滤,达到更好的成像清晰度,此外也有益于图片紫边效应的减轻,以及对光学畸变的改善。目前,高端机进入7P/8P时代,中低端机型仍有一定提升空间。手机进入存量市场低增长的背景下,我们认为中低端手机摄像头数量的增加以及镜片层数的增加能够使得镜片材料仍然能够维持在一个较稳定的增速。我们预计到年,传统手机镜头对应的COC/COP需求将达到2万吨。

除了传统的手机镜头的应用场景,COC在光学领域面临着虚拟现实、抬头显示、车载光学等新场景拓展的历史机遇。我们预计到年,国内新型应用场景的COC/COP需求将达到0.5万吨。虚拟现实:AR/VR/MR领域近年来发展较快,被认为是下一代计算平台,其展现形式头戴式显示器对光学性能要求较高,玻璃透镜是常见方案,但其作为消费电子级产品有轻量化和降本的需求,为光学塑料提供较好的发展机会。从行业头部企业来看,三井及宝理的COC目前均已有应用于AR头显,性能上有助于镜片的轻薄化、低双折射率、对AR涂层吸附力强不易剥落(显著优于PMMA)。抬头显示(HUD):抬头显示组件包含聚光镜头、组合器等。从产品迭代来看,C-HUD在年趋向饱和,当前W-HUD保持快速增长,AR-HUD虽然量少,但是增长较为快速。无论是W-HUD还是AR-HUD,都是直接投影在汽车前挡风玻璃上,前挡风玻璃是一个自由曲面,HUD内置的自由曲面反射镜核心需要解决前挡风玻璃的自由曲面导致的成像画面畸变,是HUD光路的核心组件,自由曲面反光镜对加工精度要求极高,良率较低。在应用中,W型和AR型HUD自由曲面镜材料为PC或者COC塑料材质,要求高面型精度,高反射率,良好的耐候性能,从性能上而言,COC材料是最佳材料。

车载光学:车载镜头包含感应摄像头、监视摄像头、行车记录仪、倒车影像监视系统、平视显示器等。随着汽车智能化的发展,车用镜头近年不断升级,从倒车影像、环车影像这类纯影像显示,到自动驾驶系统所需的雷达或光达镜头,车用镜头对性能要求也越来越高。一般而言,车载镜头对耐热性要求较高,同时对安全性、可靠性的要求更高。从目前的应用来看,由于车载镜头的口径较大,玻璃的高折射率及耐形变、耐高温的特性较为优异,应用以玻璃或玻塑为主。但随着光学塑料耐形变、耐高温性能不断提高,以及成本竞争力不断提升,塑料材料的渗透率有进一步提升的可能。目前,领先企业三井等COC牌号已应用于车载摄像头,性能上的优势除了低双折射率,还有较COP更高的耐热性。相较于手机镜头,该领域单个镜头用量更多。

3医药包材领域:预灌封注射器打开需求增量空间

医药包材领域是COC/COP材料第二大应用领域,同时也是增长潜力最大的应用场景。由于COC优秀的防潮性能、化学惰性、耐酸碱性、气密性、耐高温性,其在医学领域中开发出了较多用途。由于海外标杆企业已在该领域上进行了推广,目前用量较大的领域包含预灌封注射针、药用容器、药品包装、医疗器械和耗材、微量滴定板和生物芯片检测器械等领域,发展领域较为广泛,尤其是预灌封注射针领域、药用容器已在国外有了长足进步。

新冠疫情疫苗用药品包装短缺引发

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