一、COC（环烯烃共聚物）简介
COC（环烯烃共聚物）是一类性能优越的材料，由碳五树脂制备得到环烯烃单体，并在此基础上通过和乙烯等烯烃共聚制得。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为原料的塑料镜片，同时COC近年来也拓展了预灌注、医疗包装、食品包装等用途。
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)，2021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2025年中国COC消费增长至2.9万吨，CAGR约8.4%，预计到2025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%。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，但受限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。
2021年中国COC消费结构占比：
二、COC应用领域-光学
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。
(一)手机镜头
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。
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。
(二)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）。
(三)抬头显示（HUD）
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。
(四)车载光学
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，三井等企业的COC系列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。
三、COC应用领域-医药包材
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。
(一)预灌封注射器（预充针）
预灌封注射器是一种新型液体药品的包装形式，其针尖预先固定在注射器上，药品预先灌装于容器内，操作时仅需取下护套便可直接注射。预灌封注射器相对于传统的注射器拥有密封性好、减少药品污染、剂量控制准确、生产效率与使用效率更高、能够减少转移和抽取中的浪费等优点。预灌封注射器越来越多的应用到胰岛素、疫苗、单抗、干扰素、生长激素、透明质酸等生物制品和昂贵药物的包装。对于价值高昂、敏感类的生物制剂及低温条件下的mRNA疫苗而言，预灌封注射器药物使用率较高，如新冠疫苗较多采用预灌封包装。由于COC/COP有更好的药物稳定性、高度的生物相容性（低蛋白吸附、低金属离子污染），后续在高端小剂量药品包装上，有望替代一部分安瓿与西林瓶需求。
(二)药用容器及药品包装
在药用容器及药品包装领域，COC/COP同样可替代中硼硅/高硼硅玻璃，高透明、低双折射率、低吸水、高刚性、高耐热等特点，且水蒸汽气密性好，耐化学药品性、耐酸性、耐碱性优良，耐擦伤性良好。现有的药物包装材料大部分是由铝箔、内侧具热封性的聚氯乙烯（PVC）层与外侧塑料层复合而成，其中PVC含有有毒物质塑化剂，会危害人体健康，存在安全上的隐患。根据国家药品监督管理局药品评审中心信息显示，近两年企业开始添加环烯烃共聚物（COC）作为药用复合膜、袋的材料之一，以替换PVC，由于COC的热封性强且水汽隔绝性能强，同时不会在高温下释放有毒物质，因此若COC成本有所下降，该应用有望广泛推广。
(三)其他潜在放量领域
1、在标准要求很严的医疗器械装置和检查诊断器具等医疗领域，COC作为高品质和高成本的石英玻璃和聚二甲基硅氧烷等的替代材料，被认为是面向这一用途的最佳塑料材料。
2、微量滴定板和生物芯片等检测器械，这些领域对光学要求比较高，COC树脂有优秀的光学与化学惰性，同时能够兼具加热/紫外线/化学消毒方式，因此在这些方面的潜在放量存在机会。
四、COC技术壁垒
从生产工艺来看，COC 聚合物是降冰片烯单体与其他烯烃共聚的一系列高分子产品。主要的技术难度来源于以下几方面：
一是茂金属催化剂的筛选开发。COC 生产中，茂金属催化剂必不可少，也构成生产上的一大核心难点。茂金属催化剂制备难度较大，因此其合成被称为催化剂产业的“皇冠”。成套的茂金属催化剂包括主催化剂、助催化剂和载体，需根据反应进行完整体系的筛选。长期以来，国外对该技术进行技术封锁，我国由于产业化开展较晚，目前仍处于追赶状态，部分领域仍未实现突破。
二是环烯烃聚合物的合成过程控制。环烯烃聚合物工艺控制点较多，且国内无开发先例，合成需要长时间的试验摸索。
此外，工程上成套工艺技术国产化试验需要经验积累，以及终端产品应用开发需要上下游配合，这些均构成工艺难点所在。
五、COC主要供应商
从全球市场来看，目前COC 聚合物/共聚物主要产能均掌握在日本厂商手中，包括瑞翁公司、宝理塑料、三井化学和日本合成橡胶。日本瑞翁是全球最先建设COC 装置的企业，早在1990 年1 月份已经开始COC 装置的建设，最初装置规模在数千吨，并于1998 年率先推出产品。宝理塑料通过收购德国赫斯特集团的Topas 业务而进入COC 领域，三井化学于1995 年开始生产COC 的Apel 系列产品,而日本合成橡胶1997 年在其千叶工厂开始量产COC 聚合物。目前几家主要厂商的COC/COP 产能合计为8.6 万吨/年，其中瑞翁公司和宝理塑料产能占比较大。
国内也已经有多家企业涉足到COC产业中，其中无锡阿科力科技股份有限公司早在2014年就启动了COC产品的技术研发，目前已经实现了桥环结构单体合成技术、高活性高选择性的茂金属催化剂制备技术、新型连续法反应器设计技术、高位阻烯烃茂金属催化配位聚合等核心技术等，成功研发出耐高温、高透明的光学级COC产品，已实现了小批量客户试用。此外，2023年11月7日，浙江拓烯光学新材料有限公司首车满载20吨环烯烃共聚物树脂（COC）产品完成装车，标志着中国COC产品已经实现了工业化生产，是我国COC产业的突破，是中国聚烯烃工业发展的标志性历史事件，对我国新材料产业的发展具有十分重要的意义。另外，辽宁鲁华泓锦新材料科技有限公司在2023年1月28日对外公示了COC的环评报告，也计划生产高性能水性高分子乳液、环烯烃共聚物(COC)及其关键单体降冰片烯(NBE)等产品。
相信随着COC国产化，未来将会打破进口产品的依赖，对COC产品定价话语权的争夺具有十分重要的意义。