COC材料行業分析1國內COC開啟產業化元年，市場空間廣闊COC是一種高性能、高壁壘的“卡脖子”的材料。COC（環烯烴共聚物）是一類性能優越的材料，這種材料依賴于C5產業鏈，由C5原料制備得到環烯烴單體，并在此基礎上通過和α-烯烴（如乙烯）共聚制得，其中反應單體、催化劑、聚合工藝均存在較大難度，產業化壁壘極高，目前國內全部依賴進口。COC物理性能極佳，可廣泛應用于消費電子、醫療等高端領域。環烯烴共聚物(COC)具有高透明度、低雙折射率、高阿貝值等優良的光學性能，同時具有低吸水性、高生物相容性、尺寸穩定性、低密度、高耐熱性、高流動性等優良性能，主要應用于鏡頭及液晶顯示屏用導光板、光學薄膜等的光學用途，醫療、檢測儀器領域，電子器件領域等。目前主流的手機攝像鏡頭均采用以COC/COP為原料的塑料鏡片，同時COC/COP近年來也拓展了預灌注、醫療包裝、食品包裝等用途。另外，由COP制成的膜材料可用于各類屏幕，以及PE改性劑等其他高端領域。COC需求穩定增長，光學領域需求占比超過一半。由于生產企業較少，技術突破難度高，全球COC消費主要由供給決定，約8-9萬噸。據中國化工信息中心(CNCIC)，2021年中國消費2.1萬噸左右COC，目前已是全球最大的COC消費國家，其中53.2%需求來自于光學領域，包裝和醫療領域分別占25.3%及15.1%，其他領域占比6.3%；預計2025年中國COC消費增長至2.9萬噸，CAGR約8.4%，預計到2025年，光學領域占比上升至55.4%，包裝領域及醫療領域占比約為23.6%及14.7%。光學領域仍然是COC最重要的領域，且由于消費電子及新能源車產業鏈向國內轉移，國產替代需求不斷提升。同時，一些新的光學應用場景也給COC材料注入新的發展動能，如虛擬現實、抬頭顯示、車載光學等。醫藥包材與食品包裝對于COC的應用均是廣闊的藍海市場。材料相對于原有的競品均有一定的優勢，但囿于成本問題前期僅應用于高端應用領域，所以目前需求量未充分反映實際，國產化降本有望打開更多新增需求空間。2光學領域：手機車載領域產業鏈完善亟待國產替代，新應用場景注入活力COC材料目前最大的需求領域來自于光學領域，主要場景有手機鏡頭、車載鏡頭、安防鏡頭、AR/VR及抬頭顯示等新型應用場景等。手機鏡頭由若干鏡片（指模組內）、隔片（隔圈）和壓圈、鏡筒組成。從材質上分，鏡頭主要分為塑料鏡頭和玻璃鏡頭兩大類；制程上又分成球面和非球面。現在手機應用的主要是非球面塑料鏡頭。塑料鏡頭的優點在于小而輕、便于大規模量產（注塑方便）、加工成本低、塑形能力強、良率高，玻璃鏡頭的優點在于透光率更高、成像質量更好，但其高昂的制造成本和復雜的工序不適宜消費電子的應用場景。除此之外，還有玻璃塑料混合鏡頭，由部分玻璃鏡片和部分塑料鏡片共同組成，結合了二者的特點。目前手機鏡頭模組鏡片以塑料鏡片為主，少數高端機使用玻塑混合鏡片，但未廣泛應用。聚光成像的透鏡是決定照片清晰度的重要部件，由凸鏡和凹鏡組合而成。普通照相機上使用的是口徑較大的玻璃材質的透鏡，而智能手機的相機透鏡，則必須既小又輕才行。手機鏡頭塑料材料的核心要求：高折射率、高透光率、低霧度、低雙折射率、高阿貝數、高熱變形溫度。其中，低雙折射率是圖像高清晰度的關鍵。PMMA和PC透明塑料可以替代無機玻璃，但缺點在于PC雙折射率偏大，PMMA吸水率偏高，因此需要開發新型性能優良的光學透明性塑料，其中非晶形聚烯烴是最有代表性的。目前常用的高端光學塑料有日本三井化學APEL—COC/日本ZEONEX—COP/日本大阪氣體化學—OKP系列，其中三井化學和瑞翁是全球光學鏡頭材料這一市場的主要玩家，其生產的COC/COP材料也是最常用的光學透明塑料。根據APEL樹脂相關推介材料，該材料主要應用于凸透鏡和傳感器側的透鏡，對鏡頭的成像能力起到關鍵作用。輕薄多攝的技術趨勢下，手機鏡頭增速高于手機出貨量增速。基于手機內部空間的局限性，單顆鏡頭就能像單反相機一樣進行物理層級的畫面拉伸，所以只能通過增加鏡頭的方式，以實現不同焦段之間的切換完整性，實現人們從微距拍攝到遠距離拍攝的需求。集成多顆攝像頭能給手機賦予更強大的拍攝效果，通過長焦，廣角，微距，深度傳感器等，讓不同功能、不同性能的攝像頭在不同的應用場景下發揮作用，因此近年來可以觀察到鏡頭模組的增速高于手機出貨量增速。據TrendForce集邦咨詢最新發布的報告顯示，受高通脹以及疫情影響，2022年全球智能手機市場生產量表現不如預期，導致2022年手機攝像頭模組出貨量的大幅下滑，僅只有44.6億顆。2023年在預期全球經濟逐步修復下，智能手機生產量有望同比增長0.9%，同時受益于低端手機鏡頭數量的提高，因此，預計2023年手機攝像頭模組出貨量將同比增長3.6%，達46.2億顆。單個手機鏡頭數從2019年的3.24個已經提升至2023年的3.87個。除了增加鏡頭數量，鏡片層數的增加也是一個顯著趨勢，COC材料在手機光學鏡頭領域的需求預計維持高增速。通常而言，模組內，多層鏡片組合會互相矯正過濾，達到更好的成像清晰度，此外也有益于圖片紫邊效應的減輕，以及對光學畸變的改善。目前，高端機進入7P/8P時代，中低端機型仍有一定提升空間。手機進入存量市場低增長的背景下，我們認為中低端手機攝像頭數量的增加以及鏡片層數的增加能夠使得鏡片材料仍然能夠維持在一個較穩定的增速。我們預計到2025年，傳統手機鏡頭對應的COC/COP需求將達到2萬噸。除了傳統的手機鏡頭的應用場景，COC在光學領域面臨著虛擬現實、抬頭顯示、車載光學等新場景拓展的歷史機遇。我們預計到2025年，國內新型應用場景的COC/COP需求將達到0.5萬噸。虛擬現實：AR/VR/MR領域近年來發展較快，被認為是下一代計算平臺，其展現形式頭戴式顯示器對光學性能要求較高，玻璃透鏡是常見方案，但其作為消費電子級產品有輕量化和降本的需求，為光學塑料提供較好的發展機會。從行業頭部企業來看，三井及寶理的COC目前均已有應用于AR頭顯，性能上有助于鏡片的輕薄化、低雙折射率、對AR涂層吸附力強不易剝落（顯著優于PMMA）。抬頭顯示（HUD）：抬頭顯示組件包含聚光鏡頭、組合器等。從產品迭代來看，C-HUD在2019年趨向飽和，當前W-HUD保持快速增長，AR-HUD雖然量少，但是增長較為快速。無論是W-HUD還是AR-HUD，都是直接投影在汽車前擋風玻璃上，前擋風玻璃是一個自由曲面，HUD內置的自由曲面反射鏡核心需要解決前擋風玻璃的自由曲面導致的成像畫面畸變，是HUD光路的核心組件，自由曲面反光鏡對加工精度要求極高，良率較低。在應用中，W型和AR型HUD自由曲面鏡材料為PC或者COC塑料材質，要求高面型精度，高反射率，良好的耐候性能，從性能上而言，COC材料是最佳材料。車載光學：車載鏡頭包含感應攝像頭、監視攝像頭、行車記錄儀、倒車影像監視系統、平視顯示器等。隨著汽車智能化的發展，車用鏡頭近年不斷升級，從倒車影像、環車影像這類純影像顯示，到自動駕駛系統所需的雷達或光達鏡頭，車用鏡頭對性能要求也越來越高。一般而言，車載鏡頭對耐熱性要求較高，同時對安全性、可靠性的要求更高。從目前的應用來看，由于車載鏡頭的口徑較大，玻璃的高折射率及耐形變、耐高溫的特性較為優異，應用以玻璃或玻塑為主。但隨著光學塑料耐形變、耐高溫性能不斷提高，以及成本競爭力不斷提升，塑料材料的滲透率有進一步提升的可能。目前，領先企業三井等COC牌號已應用于車載攝像頭，性能上的優勢除了低雙折射率，還有較COP更高的耐熱性。相較于手機鏡頭，該領域單個鏡頭用量更多。3醫藥包材領域：預灌封注射器打開需求增量空間醫藥包材領域是COC/COP材料第二大應用領域，同時也是增長潛力最大的應用場景。由于COC優秀的防潮性能、化學惰性、耐酸堿性、氣密性、耐高溫性，其在醫學領域中開發出了較多用途。由于海外標桿企業已在該領域上進行了推廣，目前用量較大的領域包含預灌封注射針、藥用容器、藥品包裝、醫療器械和耗材、微量滴定板和生物芯片檢測器械等領域，發展領域較為廣泛，尤其是預灌封注射針領域、藥用容器已在國外有了長足進步。新冠疫情疫苗用藥品包裝短缺引發關注，COC材料迎來東風打開市場需求。疫情期間，全球疫苗用中硼硅玻璃制成的西林瓶或預灌封注射器(預充針)由于中硼硅玻璃產能緊張而緊缺，COC/COP材料作為競品中性能最為優越的品種受到了廣泛的興趣，從而一定程度上加速了產業化以及市場推廣的進程。從國家藥品監督管理局藥品評審中心的相關登記情況來看，2022年起，COC/COP相關材料申請登記的品種顯著增加，且應用領域和種類明顯拓展，行業發展正在加速。截止2021年，我國醫藥包裝行業市場總規模約1359億元。從獲批材料種類來看，聚合物材料(如聚乙烯、聚丙烯和聚酯等聚合物)獲批數量672個，占比42.1%，玻璃材料獲批數量182個，占比11.4%。盡管聚合物材料獲批數量眾多，這些材料主要應用于醫藥泡罩、口服固體制劑和液體制劑包裝等中低端領域，無法滿足阻隔性要求較高的高端藥劑等領域的需求，這些領域仍以玻璃為主。COC/COP環烯烴類共聚物高端新材料僅獲批1件，這是由于國內供應不足，COC/COP材料在國內醫藥包材領域的應用起步較晚，滲透率很低，但隨著我國制藥行業的快速發展以及COC/COP國產化加速，該領域將迎來快速發展，市場空間廣闊。主要應用領域一：預灌封注射器（預充針）預灌封注射器是一種新型液體藥品的包裝形式，其針尖預先固定在注射器上，藥品預先灌裝于容器內，操作時僅需取下護套便可直接注射。預灌封注射器相對于傳統的注射器擁有密封性好、減少藥品污染、劑量控制準確、生產效率與使用效率更高、能夠減少轉移和抽取中的浪費等優點。預灌封注射器越來越多的應用到胰島素、疫苗、單抗、干擾素、生長激素、透明質酸等生物制品和昂貴藥物的包裝。對于價值高昂、敏感類的生物制劑及低溫條件下的mRNA疫苗而言，預灌封注射器藥物使用率較高，如新冠疫苗較多采用預灌封包裝。由于COC/COP有更好的藥物穩定性、高度的生物相容性（低蛋白吸附、低金屬離子污染），后續在高端小劑量藥品包裝上，有望替代一部分安瓿與西林瓶需求。1）生物藥生物藥在全球范圍內快速發展，根據Frost&Sullivan數據，2021-2026年生物藥的復合增速將達到12%，2026年市場規模預計達到5874億美元，復合增長率遠高于小分子化學藥市場增速。根據醫藥魔方對2022年TOP100藥品榜單的統計顯示，單抗、雙抗、ADC（抗體偶聯藥物）、重組蛋白、疫苗類大分子藥物共56個，銷售收入占比62%。2022年中國生物藥市場規模已達到5183億元，預計將持續以接近20%的復合增速增長，預灌封注射器的包裝形式也將隨之帶動增長，其中COC/COP類包裝材料可作為有效補充。2）醫美注射類針劑另一個快速增長領域是醫美預灌封注射器，一次性肉毒素注射劑、一次性透明質酸（又名玻尿酸）注射劑等注射填充類項目是非手術整形美容首選，其中玻尿酸占比接近2/3，肉毒素接近1/3。小劑量、高價格的醫美產品普遍應用預灌封注射器包裝。醫美注射的交聯透明質酸是高度粘稠的并且還具有非牛頓流體屬性，使用傳統的預填充注射器所需的高機械力將導致透明質酸粘度發生變化，而COC/COP聚合物/共聚物具有很好的抗破損性能，有著能和玻璃媲美的透明度和卓越的隔阻性能，非常適合被制成醫藥初包裝產品，因此在玻尿酸，膠原蛋白、自體脂肪填充、液體肉毒素等醫美針劑中有較好的發展潛力。根據新氧招股書，預計2018-2023年中國非手術類醫美市場復合增速達23%，隨著醫美注射填充消費的快速增加，預灌封注射器市場進一步打開。從注射類醫美產品龍頭企業招股書來看，預灌封注射器已成為各家采用的主流包裝形式，采購金額逐年提升。3）二類疫苗及mRNA疫苗通常而言，我們能夠接種的疫苗分為兩類，一類疫苗我國免費向公民提供的疫苗，而二類疫苗屬于自費范疇，包含狂犬疫苗，流感疫苗，乙肝疫苗，肺炎疫苗，水痘疫苗，Hib疫苗，手足口疫苗等。由于其消費屬性更強，價格控制較松。預灌封注射器相較西林瓶而言能夠降低藥液殘留量，因此在二類疫苗的包裝形式占比中有上升趨勢。近幾年來我國二類疫苗的增長帶動了預灌封滲透率上升。2020年，中檢院二類疫苗批簽發量約3億支，按照50%滲透率，潛在需求即1.5億支。mRNA疫苗同樣是預灌封注射器重點應用領域，新冠期間，90%以上的新冠疫苗使用預灌封包裝。由于新冠疫苗開發應用，疫苗在預灌封下游的占比快速增長。預充針的生產一般利用即用型預充式注射器進行無菌灌裝和加塞，使用即用型包材進行生產。其結構主要含針管、針、柱塞、推桿、針帽等，其中針管是盛放試劑的關鍵部件，其制作材質主要有中硼硅玻璃及塑料兩種。從產品類型及技術方面來看，玻璃材質是目前最主要的應用類型。塑料材質的預灌封注射器主要使用環烯烴共聚物（COC/COP）制備，相較于玻璃預灌封注射器而言，塑料注射器不僅在生產中減少了很多環節，同時生產環境在D級潔凈車間，還能夠進行環氧乙烷滅菌。據QYResearch數據，2020年，全球預灌封注射器針筒市場銷售額達到了44.2億美元，其中玻璃材質的預灌封注射器在全球預灌封注射器產量市場的占比超過90%。由此計算，全球COC材質的預灌封注射器滲透率達到10%，市場空間約4.4億美元。海外推廣這一材料的先驅是特種玻璃巨頭肖特，其與寶理建立了戰略合作，同時肖特在德國新建的聚合物醫藥包裝工廠已于2022年開始商業化運作，用于配合該包裝材料的全球推廣。在國內，據國家藥品監督管理局藥品評審中心信息顯示,肖特在2018年就拿到了COC材質的預灌封注射器批號,SCHOTTTOPPAC?也已滲透到國內的醫美企業。國內市場目前滲透率極低，后續仍有較大的提升空間。主要應用領域二：藥用容器及藥品包裝在藥用容器及藥品包裝領域，COC/COP同樣可替代中硼硅/高硼硅玻璃，高透明、低雙折射率、低吸水、高剛性、高耐熱等特點，且水蒸汽氣密性好，耐化學藥品性、耐酸性、耐堿性優良，耐擦傷性良好?，F有的藥物包裝材料大部分是由鋁箔、內側具熱封性的聚氯乙烯（PVC）層與外側塑料層復合而成，其中PVC含有有毒物質塑化劑，會危害人體健康，存在安全上的隱患。根據國家藥品監督管理局藥品評審中心信息顯示，近兩年企業開始添加環烯烴共聚物（COC）作為藥用復合膜、袋的材料之一，以替換PVC，由于COC的熱封性強且水汽隔絕性能強，同時不會在高溫下釋放有毒物質，因此若COC成本有所下降，該應用有望廣泛推廣。其他潛在放量領域：1）在標準要求很嚴的醫療器械裝置和檢查診斷器具等醫療領域，COC作為高品質和高成本的石英玻璃和聚二甲基硅氧烷等的替代材料，被認為是面向這一用途的最佳塑料材料。2）微量滴定板和生物芯片等檢測器械，這些領域對光學要求比較高，COC樹脂有優秀的光學與化學惰性，同時能夠兼具加熱/紫外線/化學消毒方式，因此在這些方面的潛在放量存在機會。到2025年，我們預計光學鏡頭領域需求將達到2萬噸，新型光學應用領域需求達到0.5萬噸，預灌封注射器需求將達到1.2萬噸，藥用容器、藥品包裝及其他潛在應用領域需求有望達到0.5萬噸，COC總需求有望達到4.2萬噸。4COC技術壁壘深厚，海外高度壟斷，國產替代空間廣闊COC聚合物技術壁壘深厚，開發難度高。從生產工藝來看，COC聚合物是降冰片烯單體與其他烯烴共聚的一系列高分子產品。主要的技術難度來源于以下幾方面：一是降冰片烯單體的制備：雙環戊二烯是石油裂解的產物，是合成環烯烴材料的重要原料，其裂解產物環戊二烯與其他含有雙鍵的單體發生D-A反應，合成新型的環烯烴單體如降冰片烯(NBE)。降冰片烯是工業界最常用的環烯烴單體，具有較大的環張力，在開環易位聚合中能夠表現出較高的活性。最常見的環烯烴共聚物（COC）是乙烯/降冰片烯共聚物。此類環烯烴材料有很多優異的性能，但是也存在一些不足之處。對于環烯烴共聚物而言，隨著環烯烴單體插入率的增大，聚合物材料的玻璃化轉變溫度呈現升高的趨勢，而高的共聚單體插入率常常會帶來材料韌性的下降，這一缺點使乙烯/降冰片烯共聚物的應用受到限制，因此對于不同下游應用而言，可設計不同特點的共聚單體對材料的性能進行提升，這是前期開發過程中重要環節，舉例而言，提高環烯烴單體在共聚物中的含量（增多聚合物中的剛性鏈段）或向環烯烴聚合物中引入大位阻單體能提高其玻璃化轉變溫度，又如將酯基這一類極性基團引入到環上，能夠提高材料的可混性和粘附性，且材料的韌性也較為優良。由于環烯烴單體無流通貿易，該環節是合成COC的必經之路，其性能很大程度上決定了最終聚合物的性能。二是茂金屬催化劑的篩選開發：COC生產中，茂金屬催化劑必不可少，也構成生產上的一大核心難點。茂金屬催化劑是甲基鋁氧化物催化劑的縮寫，它具有可溶性，其活性極高，表現出突出的均相催化作用，可以通過改變聚合溫度、調整催化劑濃度或改變催化劑配位體來調節聚合物分子量，自由設計聚合物微觀結構。茂金屬催化劑還具有優異的催化共聚能力，幾乎能使大多數共聚體與乙烯共聚，并且能夠使極性單體催化聚合，而傳統催化劑很難或不可能聚合。在環烯烴聚合方面，傳統催化劑只能開環聚合，而使用茂金屬催化劑能雙鍵加成聚合。茂金屬催化劑制備難度較大，因此其合成被稱為催化劑產業的“皇冠”。成套的茂金屬催化劑包括主催化劑、助催化劑和載體，需根據反應進行完整體系的篩選。長期以來，國外對該技術進行技術封鎖，我國由于產業化開展較晚，目前仍處于追趕狀態，部分領域仍未實現突破。三是環烯烴聚合物的合成過程控制：環烯烴聚合物工藝控制點較多，且國內無開發先例，合成需要長時間的試驗摸索。此外，工程上成套工藝技術國產化試驗需要經驗積累，以及終端產品應用開發需要上下游配合，這些均構成工藝難點所在。由于海外技術壟斷，國內尚無COC商業化產能，國內需求均由進口滿足。從全球市場來看，目前COC/COP聚合物/共聚物主要產能均掌握在日本廠商手中，包括瑞翁公司、寶理塑料、三井化學和日本合成橡膠。日本瑞翁是全球最先建設COC裝置的企業，早在1990年1月份已經開始COC裝置的建設，最初裝置規模在數千噸，并于1998年率先推出產品。寶理塑料通過收購德國赫斯特集團的Topas業務而進入COC/COP領域，三井化學于1995年開始生產COC的Apel系列產品,而日本合成橡膠1997年在其千葉工廠開始量產COC聚合物。目前幾家主要廠商的COC/COP產能合計為8.6萬噸/年，其中瑞翁公司和寶理塑料產能占比較大。最新的擴產來自于三井的3000噸產線，新擴建的產能已經于2022年8月開始商業化運營。后續擴產主要來自于寶理，2萬噸擴產原定于2023年中投產，目前已推遲至2024年三季度落地，主要針對的是包裝及醫療領域的需求。海外企業之間競爭呈現明顯的差異化，日本寶理以醫用耗材及包裝類應用