工业硅系列专题三：有机硅，产能逐步释放，需求拐点将至

期货研究报告|商品研究 工业硅系列专题三：有机硅 ——产能逐步释放，需求拐点将至 •研究员-徐世伟 •联系电话：021-61659372 •联系人-马芸 •联系电话：18565665428 •xueshiwei@cmschina.com.cn•执业资格号：Z0001836 •mayun@cmschina.com.cn 2022年11月29日 目录 contents 01有机硅产业链及生产概况 02有机硅供应概况 03有机硅终端需求概况 01有机硅产业链及生产概况 工业硅消费占比 铝合金有机硅多晶硅耐火材料和其他出口海外 有机硅中间体终端需求 建筑电子器件纺织业加工制造业交通运输医疗卫生其他 17% 29% 29% 22% 7% 5% 6% 33% 9% 12% 29% 3% 数据来源：公开资料、招商期货 •工业硅需求中，有机硅占比达到29%，是重要的消费去向之一。有机硅具有耐腐蚀、防潮、防紫外线等多种优势，因此在终端具有十分广泛的应用，分布在建筑、交通、医疗、电子电力等众多行业，建筑业和电子电器行业在有机硅终端消费中占比超过60%，在需求端处于主导地位，其中硅橡胶是广泛用于生产密封、装饰等产品的材料，对有机硅中间体的需求占比达到70%，属于建筑业和电子电器行业主要使用的有机硅产品。技术成熟、用途广泛是有机硅相较于其他硅类的重要特点，因此其产业结构更为复杂，包含多种中间产品，本专题部分将从工艺、供给、成本、终端需求等角度具体分析有机硅的产业概况。 有机硅产品 有机硅结构图 资料来源：招商期货、公开资料 •有机物的定义是由碳原子和其他元素（主要指氢）构成的特殊化合物，是构成生命体的基础，而有机硅是指碳元素与硅元素构成Si-C键，且至少有一个有机基直接与硅原子相连的化合物。有机硅下游产品运用最为广泛的是以硅氧键（Si-O-Si）为骨架组成的聚硅氧烷，该物质是生产硅橡胶、硅油、硅树脂的重要原材料，占有机硅化物总用量的90%以上。有机硅产业链中根据不同的物质形态将其分为有机硅单体、有机硅中间体以及有机硅产品。事实上单体是指能够与同种或其它种分子聚合的小分子的统称，有机硅单体种类繁多，主要包括苯基氯硅烷和甲基氯硅烷，由硅粉和氯甲烷等合成；接着是以DMC、聚硅氧烷为主的有机硅中间体，DMC是指二甲基环硅氧烷，用于生成聚硅氧烷及有机硅下游产品；有机硅的下游产品种类较多，包括下游的硅橡胶、硅树脂、硅油等多种产品。 资料来源：《有机硅材料基础》、招商期货 •有机硅的产业链主要分为四个阶段。首先利用一氯甲烷和硅粉在铜催化剂作用下在气固流化床反应器内合成甲基氯硅烷混合物，该混合物含有多种甲基氯硅烷物质，经过精馏提纯后可得到主产品二甲基二氯硅烷以及副产品甲基三氯硅烷(简称一甲)、三甲基氯硅烷（简称三甲）和甲基氢二氯硅烷，作为有机硅单体，二甲基二氯硅烷将用于合成线性聚硅氧烷。 甲基氯硅烷生产工艺甲基氯硅烷分馏工艺 资料来源：《有机硅材料基础》、《基于迁移学习的有机硅单体分馏过程能耗建模》、招商期货 二甲基环硅氧烷（DMC）结构图DMC连续水解法合成线性聚硅氧烷 资料来源：《有机硅材料基础》、招商期货 •使用二甲基二氯硅烷的目的是合成线性聚氯硅烷，但这个过程无法直接合成，要通过水解、裂解制得中间体二甲基环硅氧烷（DMC），再通过环形硅氧烷去开环合成线性聚硅氧烷。DMC实际上包含有很多种类型，但D3、D4、D5是目前应用最为广泛的三种类型，三种物质以及混合物DMC都可用于合成线性聚硅氧烷，其中D5由于优良的相容性，并且无毒无害，通常被用作护理产品的基础油。 硅橡胶的分类硅油的分类 资料来源：《有机硅材料基础》、招商期货 •利用DMC得到的聚硅氧烷主要用于生产硅橡胶和硅油。硅橡胶硫化方法和硫化条件可分为室温硅橡胶和高温硅橡胶两类，按照产品形态和混配方式不同，高温硫化硅橡胶又可分为高粘度硅橡胶和液体硅橡胶。高粘度高温硫化约占硅橡胶市场份额的80%，而液体硅橡胶和室温硅橡胶约各占10%。室温硅橡胶凭借其防潮、耐腐蚀等优良特性，主要用于制作各类粘合剂以及汽车等行业的模具、车窗密封等。 •硅油一般是无色、无谓、无毒的液体，按照结构可以分类为烃基硅油、硅官能基硅油、碳官能基硅油以及含非活性有机硅聚合物链段硅油，其中前两种 称为线性硅油，后两种称为改性硅油，硅油常用作制造润滑油、消泡剂和脱模剂等，广泛应用于食品制造、化工等行业。 硅橡胶 硅油 高温硫化硅橡胶 液体硅橡胶 室温硅橡胶 有机硅消泡剂 有机硅脱模剂 高温硫化橡胶的应用制品主要可分为模压制品、挤出制品和胶布制品三类，其中模压制品包括各种胶板、垫片、薄膜、电子电器按键等；挤出制品包括各类胶管、胶绳、型材等，胶布制品主要是密封垫、膜片、隔离布等。高温硫化硅橡胶在航空航天有广泛应用，由于在太空环境中要求所采用的材料必须耐腐蚀、耐高温、耐臭氧、耐辐射，因此只有硅橡胶才能胜任；同时高温硫化橡胶还是电线电缆工业中理想的绝缘材料；高温硫化硅橡胶耐高低温，电气特性优异，而且在很大温度和电频率范围内，其性能基本保持不变，所以也是电子工业中的首选橡胶材料。 分类用途 作为高温硫化硅橡胶的一种，相比高粘度硅橡胶和室温硅橡胶，其硫化速度快、自动化程度高，它在很多方面都有取代前两种硅橡胶的趋势。广泛应用于厨房用具、导管、软管以及各类医用产品。 室温硫化硅橡胶具有耐水、耐臭氧、耐电弧耐气候老化等优点，可在60到200度温度范围内广泛使用，因此广泛用作电子元件的灌注和密封材料，仪表仪器的防潮、防震、密封材料等；同时室温硅橡胶还可用于计算机仪器中的粘合剂，飞机的密封、垫圈等。 有机硅消泡剂作为硅油的一种加工制品应用十分广泛，应用于石油、化工、电镀、印染、医药等多个行业，作为生产过程的助剂，有机硅消泡剂可提高过滤脱水等工艺的效率；抛光产品如油漆、涂料或粘合剂等可通过选用适当的消泡剂来提高质量，消泡剂近年来还运用在造纸及节水方面。 由于有机聚硅氧烷化合物表面能量低，与其他熟知类无亲和性，所以有机硅脱模剂主要用于防止橡胶、塑料制品、食品制造等过程中成品与模具材料黏着，使其容易脱膜。 资料来源：《有机硅材料基础》、招商期货 分类用途 硅树脂 硅树脂涂料 有机硅塑料 耐高温绝缘涂料是硅树脂最重要的应用之一，电机设备的重量体积首先取决于绝缘涂料的性能，性能越好，同功率下的电器设备体积可以做到更小，因此有机硅绝缘材料凭借优良的性能，能够使得电机重量减轻35%-40%。 有机硅绝缘涂料 有机硅玻璃树脂涂料有机硅玻璃树脂的主要特点是坚硬透明，成膜后的绝缘性能好，因此可以作为玻璃、飞机和汽车等挡风板的透明保护涂料。 脱模涂料硅树脂的防粘和脱模性能与硅油类似，其差异主要是硅树脂脱模剂可以使得模具重复使用，但硅油脱模剂需要经常更换。 有机硅层压塑料具有突出的耐热性和电绝缘性，可用作高温继电器外壳、高速飞机的雷达天 线罩，还可用作飞机的耐火墙。 有机硅模压塑料 一部分有机硅模压塑料广泛用于火箭、宇航、飞机制造、无线电等行业，成为结构材料用的有机硅模压塑料；同时有机硅模压塑料还可以用于封装电子元件、半导体晶体管等。 有机硅泡沫塑料是一种低密度的泡孔材料，是用作隔热、隔声的优良材料。 资料来源：公开资料、招商期货 •上述提到的甲基氯硅烷混合物和苯基氯硅烷的混合物经过水解以及进一步缩聚后可以得到硅树脂，不同于硅油和硅橡胶，硅树脂是一种具有硅氧结构单元的高度交联的热固性聚合物。硅树脂相对硅橡胶和硅油应用较少，但依旧在许多领域起着至关重要的作用，无法被替代，其主要用于生产绝缘漆、涂料粘结剂、塑料等产品，广泛应用于建筑、交通、电力等行业。 表面处理 主要用于改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。 硅烷偶联剂的应用 填充塑料 用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂 可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善无机填料与树脂之间的相容性，改善工艺性能和提高填充塑料（包括橡胶）的机械、电学和耐气候等性能。 硅烷偶联剂解决了某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基团；一种基团可以和被粘的骨架材料结合而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，大大改善了粘接强度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法：一是作为骨架材料的表面处理剂；二是加入到粘接剂中，三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发，前两种方法较好。 资料来源：公开资料、招商期货 •此外氯硅烷还可以通过烷氧基化制备硅烷偶联剂，是一种由美国联合碳化物公司开发的化学剂，能够在塑料配混中改善玻璃纤维和 树脂的粘合性能的一种添加剂，还可用作密封剂、粘结剂和涂料的增粘剂。 •气象法白炭黑实际是指气相二氧化硅，由氯硅烷在氢氧火焰中高温水解而制得，在油漆涂料中充当一种添加剂防止颜料沉淀；在密封胶、粘合剂中充当触变剂来控制物质沉淀；气相二氧化硅还可以用作一种加固剂，提高机械属性。 02有机硅供应概况 400 350 300 250 200 150 100 50 0 有机硅单体国内产能 有机硅单体产能同比增速 20172018201920202021 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 2021年有机硅单体产能分布 中国美国德国英国日本法国其他 3%3% 5% 7% 8% 10% 64% 数据来源：百川盈孚、招商期货 •2021年国内有机硅单体产能约为380万吨，过去十年国内有机硅单体产量稳定增长，从2011年的90万吨增长至21年的超过300万吨，2021年全球产能615万吨，国内产能占全球产能约64%，处于主导地位，其后分别是美国、德国等国家，截止2022年9月，国内有机硅单体的产能达到499万吨，较2021年增长达到40%，预计未来两年，有机硅单体产能将得到快速释放，产量将进入快速增长阶段。 企业省份产能（万吨） DMC月度产量 合盛硅业浙江、四川、新疆68 东岳有机硅山东30 新安有机硅浙江25 蓝星星火江西25 道康宁江苏20 其他77 DMC国内前五大供应商 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 2020年2021年2022年 1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月 160 140 120 100 80 60 40 DMC开工率 202020212022 123456789101112 •2021年国内全年DMC产能达到187.5万吨，全球占比超过60%，根据2022年8月数据，合盛硅业产能占国内总产能比超过25%，形成一超多强格局。产量方面中间体产量从2017年的118.58万吨上升至2021年的141.97万吨。当前受疫情影响，下游需求疲软，DMC的开工率整体持续回落，去年10月的开工率已经回落至65%，但随着疫情政策的不断优化，23年下游需求 将逐渐缓慢恢复，预计开工率将跟随需求逐步上升。 数据来源：百川盈孚、招商期货 140 120 100 80 60 40 20 0 有机硅表观消费及增速 有机硅表观消费同比增速 20172018201920202021 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% -2% 出口数量:聚硅氧烷:当月值 2020年2021年2022年 6 5 4 3 2 1 0 1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月 数据来源：百川盈孚、招商期货 •根据数据2021年国内有机硅表观消费量达到118万吨，过去五年保