专题报告：合成橡胶基础知识与期货期权合约介绍

研究中心研究报告 2023年7月24日星期一 研究报告 投资咨询业务资格：证监许可【2012】1497号 专题报告 联系信息分析师薛晴期货从业资格：F3035906投资咨询资格：Z0016940邮箱：xue.qing@gzf2010.com.cn联系人傅超期货从业资格：F03087320邮箱：fu.chao2@gzf2010.com.cn相关图表相关报告 2023.02.22《广州期货-专题报告-天然橡胶-汽车购置税减征对天然橡胶的影响分析》2023.02.26《广州期货-专题报告-天然橡胶-我国高速公路与货运发展历史简介》2023.04.14《广州期货-专题报告-天然橡胶-橡胶长周期规律发现及本轮行情展望》2023.05.26《广州期货-专题报告-天然橡胶-合成橡胶与天然橡胶的走势与替代研究》2023.07.14《广州期货-专题报告-天然橡胶-橡胶收储对天胶价格的影响研究》 合成橡胶基础知识与期货期权合约介绍广州期货研究中心联系电话：020-22836112摘要：7月18日，中国证监会同意上海期货交易所合成橡胶期货及期权注册，规定合成橡胶期货及期权的合约名称与交割品级为丁二烯橡胶（又称顺丁橡胶）。根据上期所安排，丁二烯橡胶期货将于2023年7月28日上市交易。合成橡胶是由人工合成的高弹性聚合物，也称合成弹性体。广义上指用化学方法合成制造的橡胶，以区别于从橡胶树中提取胶质后加工制成的天然橡胶。常见的合成橡胶种类有丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶和丁腈橡胶等。合成橡胶是三大合成材料之一，广泛应用于交通、国防、工业、农业及日用品等领域。合成橡胶两大主流胶种丁苯和顺丁橡胶的主要应用领域是轮胎生产。然而，与研究天然橡胶需要重点关注全钢胎市场不同，研究合成橡胶需求端则重点关注半钢胎市场。为了更好地帮助投资者认识合成橡胶及行业现状，本文分三个章节，从合成橡胶产业链概况、供需格局和丁二烯橡胶期货期权合约标准等三个方面展开详细介绍。 本报告中所有观点仅供参考，请投资者务必阅读正文之后的免责声明。 目录 一、合成橡胶产业链概况1 （一）什么是合成橡胶?1 （二）合成橡胶主要品种介绍1 （三）合成橡胶产业链上游4 （四）合成橡胶产业链中间环节5 （五）合成橡胶产业链下游环节6 二、我国合成橡胶供需格局7 （一）供给端：我国产能结构持续优化，但供给过剩问题依然严峻7 （二）需求端：下游应用广泛，主要领域为轮胎生产8 （三）贸易：进口波动不大，出口增幅显著9 三、合成橡胶期货与期权合约介绍10 免责声明13 研究中心简介13 广州期货业务单元一览14 一、合成橡胶产业链概况 （一）什么是合成橡胶? 合成橡胶是由人工合成的高弹性聚合物，也称合成弹性体，是三大合成材料之一。广义上指用化学方法合成制造的橡胶，以区别于从橡胶树生产出的天然橡胶。合成橡胶的性能因单体不同而异。不同单体在引发剂作用下，经聚合形成多种高分子化合物。单体主要有丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、异丁烯和氯丁二烯等。聚合工艺有乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合四种。合成橡胶具有优良的耐热性、耐寒性、防腐蚀性且受外部环境因素影响小。合成橡胶材料适用于零下60度到250度之间正常使用。当然，合成橡胶也有自身的缺点，主要体现在于它的拉伸效果和抗撕裂强度与天然橡胶相比更差。 通常合成橡胶会在某些方面表现出优越性能，而天然橡胶综合性能更为出众。在工业选择上，合成橡胶具备成本优势，同时可以根据特定应用场景有选择地提高某方面性能，因此合成橡胶需求占橡胶比重近年来不断提高。 合成橡胶产业链自上而下依次可分为上游化工原料供应商和单体中间物供应商，中游合成橡胶生产商和下游应用终端用户。 （二）合成橡胶主要品种介绍 合成橡胶的分类方法繁多，根据性能和用途可以分为通用橡胶和特种橡胶两种。通用橡胶指可以部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，一般是指仅由碳氢化合物构成的聚合物，主要包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶等。即将上市的合成橡胶期货合约标的物为丁二烯橡胶，全称为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶，即顺丁橡胶。通用橡胶是合成橡胶的主要品种，市场需求量较大，主要应用于轮胎和工业橡胶制品；特种橡胶是指具有特殊性功能和特殊用途且能适应苛刻条件下使用的合成橡胶，主要包括硅橡胶、各种氯橡胶、聚硫橡胶、氯醇橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶和丁基橡胶等。特种橡胶通常具备耐高温、耐油、耐臭氧、耐老化和高气密性等特点，主要应用于要求某种特性的特殊场合，如石油化工行业等。2022年我国合成橡胶产能结构中，80%以上为通用橡胶。下面将分别介绍合成橡胶中较为常见的几个品种。 1.丁苯橡胶 丁苯橡胶，学名为丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶，简称SBR，是我国最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产地橡胶品种之一。2022年我国丁苯橡胶产能约占合成橡胶总产能的27%。丁苯橡胶是1，3-丁二烯和苯乙烯的无规共聚物，呈浅黄褐色弹性固体，密度随苯乙烯含量增加而变大。在性能上，丁苯橡胶粘合性、弹性不如天然橡胶，但耐磨性和耐热性等方面表现良好，整体性能较好。 根据生产工艺来划分，丁苯橡胶可以分为乳聚丁苯橡胶和溶聚丁苯橡胶，采用的工艺分别是乳聚法和溶聚法。乳聚法诞生于上个世纪30年代末，至今已有80余年历史，主要分为高温聚合和低温聚合两种。由于低温聚合的耐磨性和抗张强度相对较好，因此目前大多使用低温聚合。乳聚丁苯橡 胶产品可分为通用型和特殊型两种，通用品种有1000、1500、1600、1700、1800和1900共6个系列：特殊品种包括液体丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、丁苯吡橡胶和羧基丁苯橡胶等。 溶聚法则是采用阴离子型催化剂使丁二烯与苯乙烯进行溶液聚合。它的诞生时间较晚，但近二十年来技术发展迅速，采用高分子设计及活性链端改性技术开发出了一系列抗湿滑性、滚动阻力、耐磨性等综合平衡性能极佳的橡胶制品。按照聚合方式，溶聚丁苯橡胶的聚合工艺主要有间歇聚合工艺和连续聚合工艺两种。间歇工艺操作灵活性大，不同牌号之间切换灵活。与间隙工艺相比，连续工艺耗能低、生产效率高、产品质量稳定，代表了溶聚丁苯橡胶等锂系高聚物合成工艺得发展方向。随着溶聚丁苯橡胶市场需求量的不断增加，更具经济技术优势的连续聚合技术在溶聚丁苯橡胶的生产中的地位将变得越来越重要。 由于乳聚丁苯橡胶生产成本低、加工性能优越、技术更为成熟，因此目前依旧被广泛使用有，约80%的丁苯橡胶采用乳聚法生产。从消费结构上来看，乳聚丁苯橡胶下游应用相对广泛，主要集中在汽车轮胎、胶管胶带、制鞋等领域。而溶聚丁苯橡胶80%以上用于轮胎。由于溶聚丁苯橡胶兼具有滚动阻力小、抗湿滑性和耐磨性能优异等优点，在轮胎工业，尤其是绿色轮胎、防滑轮胎、超轻量轮胎等高性能轮胎中应用较为广泛。 图表1：乳聚丁苯橡胶&溶聚丁苯橡胶优缺点比较 数据来源：广州期货研究中心 图表2：丁苯橡胶 图表3：下游高性能防滑轮胎 数据来源：公开资料整理，广州期货研究中心 2.顺丁橡胶 顺丁橡胶，学名为顺式1,4-聚丁二烯橡胶，简称BR，是由丁二烯溶液聚合而成的结构完整的合成橡胶，在我国通用合成橡胶产销量中仅次于丁苯橡胶，约占总产能的25%。此外，顺丁橡胶也是即将上市的合成橡胶期货合约的标的物。相对于天然橡胶和丁苯橡胶，硫化后的顺丁橡胶弹性好、耐磨性强、耐低温性能好、生热低、滞后损失小，缺点则是强度较低、抗撕裂性差和自粘性差，通常要与天然橡胶、氯丁橡胶以及丁腈橡胶等其他胶种混合使用。主要用于制造汽车轮胎和耐寒制品，还可以制造缓冲材料及各种胶鞋、胶布、胶带和海绵胶等。在实际生产中，天然橡胶与顺丁橡胶制备轮胎时还可以与适量丁苯橡胶并用。 根据顺式1,4-丁二烯含量不同，顺丁橡胶可以分为低顺式（35%-40%），中顺式（90%左右）和高顺式（96%-99%）三类。一般而言，顺式结构含量越高，具有越高的耐磨性能与弹性，并有越低的滞后损失，作为橡胶的综合性能越高。高、中顺式顺丁橡胶主要用来生产轮胎；低顺式顺丁橡胶分子量分布窄，物理机械性能较差、加工较困难，因此通常只和聚苯乙烯树脂等混炼作改性树脂、高抗冲聚苯乙烯和ABS的生产中。 顺丁橡胶催化剂类型的选择与配置是生产的关键，决定了工艺过程、聚合速度、聚合物微观结构和橡胶性能等。目前催化体系主要有镍系、钴系、钛系、锂系和稀土系。低顺式顺丁橡胶用锂系制得，中顺式顺丁橡胶由钛系制得，而镍系、钴系和稀土系则用于高顺式顺丁橡胶生产。目前镍系和钴系生产的顺丁橡胶性能较好，产量也大，而钛系已经逐渐被淘汰改为生产性能较好的稀土系顺丁橡胶。 图表4：顺丁橡胶 图表5：下游子午线轮胎 从产量比重上看，我国镍系顺丁橡胶产量占比大约为80%左右。但汽车高速行驶要求轮胎胶料具有更高的强度、更好的耐磨性及屈挠性和更低的生热性、更低的滚动阻力，未来普通镍系胶较难满足这些要求。稀土顺丁橡胶比普通的镍系顺丁橡胶强度、硬度、粘性、耐磨性都有所增强，滚动阻力明显降低，在高速行驶时不易爆胎。并且稀土系顺丁橡胶的生产过程节能、成本低、易降解，适用于子午线轮胎、斜交轮胎的各种原料配方，可与天然橡胶、丁苯橡胶并用。用稀土顺丁橡胶等量代替镍系顺丁橡胶所生产的胎侧物理性能明显提高，因此稀土顺丁橡胶是制造高性能子午线轮胎和节能轮胎的理想胶料。 数据来源：公开资料整理，广州期货研究中心 3.丁基橡胶 丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯或丁二烯在催化剂作用下进行阳离子 聚合反应生成的聚合物，气密性比天然橡胶好数倍，耐臭氧、耐老化、耐热性能好。它主要被用于生产汽车轮胎内胎、水胎、气球、电线电缆绝缘层等；在建筑防水领域，丁基橡胶依靠较高环保性从而普及代替沥青；食用级用于口香糖生产。 丁基橡胶自身的局限性限制了使用范围和普及，比如硫化速度慢、互粘性差、与其他橡胶共混性差、与补强剂相互作用弱等。为了改善上述缺陷，出现了卤化丁基橡胶，即将丁基橡胶溶于烷烃或环烷烃中，在搅拌下进行卤化反应制得。卤化后的丁基橡胶，其硫化速度得到极大提高，与其他橡胶的共混性以及自身粘结性均有明显提高。卤化丁基橡胶（HIIR）主要用于生产汽车子午胎的气密层和医用胶塞，消费结构和国外基本一致。 4.丁腈橡胶 丁腈橡胶由丁二烯和丙烯腈两种单体聚合而成，主要特点是耐油性非常好，并且具有良好的耐磨性、气密性、耐水性和耐热性，可在120摄氏度的空气中长期使用。丁腈橡胶是目前产销量最大的特种橡胶，主要用于制造耐油橡胶制品，50%左右的丁腈橡胶被用于生产耐油橡胶制品，比如软管、垫圈、耐油鞋底、橡胶手套等。其次是密封制品，集中应用于汽车用密封件。 5.乙丙橡胶 乙丙橡胶是以乙烯和丙烯为基础单体合成的共聚物。依据分子链中单体组成的不同，有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分，后者则是由乙烯、丙烯与少量非共扼二烯烃单体共聚而得到的三元共聚物，两者统称为乙丙橡胶。由于三元乙丙橡胶侧链上含有二烯烃，在保持二元乙丙橡胶的各种特性时，还能使用硫磺硫化，因此成为乙丙橡胶的主要品种，约占80%。 乙丙橡胶由饱和烃组成，化学性质稳定，因此耐老化性能优异，同时具有良好的耐电绝缘性能、冲击弹性、低温性能等，加之单体价廉易得，在汽车部件、建材用防水卷材、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂以及聚烯烃改性等方面具有广泛的应用。 6.异戊橡胶 异戊橡胶由异戊二烯合成，全名为顺1,4-聚异戊二烯橡胶，顺1,4含量在92%-97%范围，属于高顺式合成橡胶。异戊橡胶综合性能好，在未硫化胶料的撕裂强度和拉伸强度上，尤其是在高温下（100摄氏度）的拉伸强度以及自粘性等方面均优于顺丁橡胶和丁苯橡胶，耐水性，电绝缘性超过天然橡胶，主要用于轮胎生产，除航空和重型轮胎外，均可替代天然橡胶，在性能上近似天然橡胶。但相对于天然橡胶，其生胶强度、粘着性、加工性能、耐疲劳性等方面较弱。 （三）合成橡胶产业链上游 我国合成橡胶产业链的上游为化工原材料和单体中间物供应商，主要包括石油、天然气等化工原料和丁二烯、乙烯等烯烃类单体中间物。其中，丁二烯是合成橡胶