一、功能性硅烷下游應用分散,全球消費量呈增長(cháng)態(tài)勢
從結構上來(lái)說(shuō),通常將主鏈為-Si-O-C-結構的有機硅小分子統稱(chēng)為功能性硅烷。從功能上來(lái)看,功能性硅烷多為雜交結構,多數產(chǎn)品在同一個(gè)分子中同時(shí)含極性和非極性?xún)深?lèi)官能團,可以作為無(wú)機材料和有機材料的界面橋梁或者直接參與有機聚合材料的交聯(lián)反應,從而大幅提高材料性能,是一類(lèi)重要的助劑。
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國功能性硅烷行業(yè)發(fā)展深度研究與投資前景分析報告(2024-2031年)》顯示,功能性硅烷品種眾多,其用途主要根據官能團品種及結構決定,主要應用領(lǐng)域包括復合材料、橡膠加工、塑料、粘合劑、涂料及表面處理等領(lǐng)域。目前硅烷已經(jīng)經(jīng)過(guò)70多年的應用歷史,從最初的玻纖處理劑已經(jīng)發(fā)展到如今在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應用。
根據數據,全球功能性硅烷主要應用于復合材料、粘合劑、塑料加工、涂料及表面處理、橡膠加工等領(lǐng)域,分別占比18.5%、16.7%、14.8%、11.1%、32.4%;我國功能性硅烷主要應用于粘合劑、密封膠,涂料、金屬表面處理及建筑防水,復合材料,橡膠加工等領(lǐng)域,分別占比17.5%、17.0%、12.3%、33.9%。
數據來(lái)源:觀(guān)研天下數據中心整理
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由于下游應用分散,功能性硅烷的消費與世界經(jīng)濟的發(fā)展水平呈現正相關(guān)關(guān)系,消費增長(cháng)的動(dòng)力主要來(lái)源于新興經(jīng)濟體的需求帶動(dòng)和新興工業(yè)應用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)。2018-2023年全球功能性硅烷消費量由41.6萬(wàn)噸增長(cháng)至53.8萬(wàn)噸,CAGR為5.3%。
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我國是全球功能性硅烷第一大消費市場(chǎng)。2018年我國功能性硅烷消費量達17.1萬(wàn)噸,占全球功能性硅烷消費量比重為41.1%;2022年我國功能性硅烷消費量達24.03萬(wàn)噸,占全球功能性硅烷消費量比重為46.2%;2023年我國功能性硅烷消費量約為27.75萬(wàn)噸,占全球功能性硅烷消費量比重為51.6%。
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二、功能性硅烷產(chǎn)能及產(chǎn)量快速擴張,產(chǎn)業(yè)鏈已逐步轉移到國內
經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的發(fā)展,功能性硅烷生產(chǎn)工藝日趨成熟,產(chǎn)能及產(chǎn)量在過(guò)去20年間實(shí)現快速擴張。2002-2021年全球功能性硅烷產(chǎn)能由13.5萬(wàn)噸增長(cháng)到76.5萬(wàn)噸,年均復合增長(cháng)率為9.56%;全球功能性硅烷產(chǎn)量由10.3萬(wàn)噸增長(cháng)到47.8萬(wàn)噸,年均復合增長(cháng)率為8.41%。
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目前國內布局完善,全球功能性硅烷產(chǎn)業(yè)鏈已逐步轉移到國內,我國已經(jīng)成為世界重要的硅烷生產(chǎn)基地。2002-2021年我國功能性硅烷產(chǎn)能由2.5萬(wàn)噸增長(cháng)到55.8萬(wàn)噸,年均復合增長(cháng)率為17.8%。2011-2021年我國功能性硅烷產(chǎn)量由11.1萬(wàn)噸增長(cháng)到32.3萬(wàn)噸,年均復合增長(cháng)率為8.41%,
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2002-2021年我國功能性硅烷產(chǎn)能占全球的比重由18.52%提升至72.94%;2011-2021年我國功能性硅烷產(chǎn)量占全球的比重由41.9%提升至67.6%。
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三、硅烷偶聯(lián)劑為功能性硅烷主要品種,其中含硫硅烷占比最大
按用途,功能性硅烷分為烷偶聯(lián)劑、硅烷交聯(lián)劑及其他功能性硅烷。
硅烷偶聯(lián)劑是一類(lèi)分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)的有機硅化合物,用以改善聚合物與無(wú)機物實(shí)際粘接強度,這既可能是指真正粘接力的提高,也可能是指浸潤性、流變性和其它操作性能的改進(jìn)。硅烷偶聯(lián)劑廣泛運用于膠黏劑、涂料和油墨、橡膠、鑄造、玻璃纖維、電纜、紡織、塑料、填料、表面處理等行業(yè)。常見(jiàn)的硅烷偶聯(lián)劑有含硫硅烷、氨基硅烷、乙烯基硅烷、環(huán)氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。
硅烷偶聯(lián)劑應用領(lǐng)域
應用領(lǐng)域 | 應用效果 |
處理玻璃纖維增強材料 | 有效提高復合材料的濕態(tài)機械性能和穩定的電氣性能。 |
處理礦物粉末填料 | 提高復合材料的機械強度,改善加工性能,增強填料的潤濕性和分散性。 |
增粘劑 | 用作環(huán)氧、聚氨脂、氯丁橡膠等粘接劑和密封劑的增粘劑,可以大大提高樹(shù)脂對玻璃或金屬基材的干態(tài)粘接劑,改善濕態(tài)粘接保持率。 |
橡膠加工 | 提高無(wú)機填料在橡膠中的分散性,改善橡膠的物理電氣性能和綜合加工工藝性能。 |
其他方面 | 處理玻璃表面,防止飛機、汽車(chē)的擋風(fēng)玻璃表面結冰現象。 |
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硅烷交聯(lián)劑是指含兩個(gè)或兩個(gè)以上硅官能團的硅烷,能在線(xiàn)型分子間起架橋作用,從而使多個(gè)線(xiàn)型分子或輕度支鏈型大分子、高分子相互鍵合交聯(lián)成三維網(wǎng)狀結構,促進(jìn)或調解聚合物分子鏈間共價(jià)鍵或離子鍵的形成。根據縮合反應產(chǎn)物的不同,可以把單組分室溫硫化硅橡膠分為脫酸型、脫酮肟型、脫醇型、脫胺型、脫酰胺型、脫丙酮型等不同類(lèi)型。
目前硅烷偶聯(lián)劑占據主導。2021年,我國硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)量占功能性硅烷產(chǎn)量的比例為64%,其中含硫硅烷、乙烯基硅烷、氨基硅烷、環(huán)氧基硅烷和?;柰闉楫a(chǎn)量較大的五大品種,產(chǎn)量占比分別為28.4%、10.7%、8.5%、8.3%、8.2%。
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四、功能性硅烷供應格局相對集中
功能性硅烷供應格局相對集中,國外主要硅烷生產(chǎn)企業(yè)有邁圖高新、道康寧、贏(yíng)創(chuàng )(原德固賽)、信越化學(xué)等,這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品除硅烷/硅烷偶聯(lián)劑外,還包括其他多種有機硅材料,硅油、硅橡膠、硅樹(shù)脂等,以及其他聚合物。相較于國內硅烷偶聯(lián)劑生產(chǎn)企業(yè),海外企業(yè)有機硅材料產(chǎn)品種類(lèi)更豐富,業(yè)務(wù)領(lǐng)域更廣。
海外(含中國臺灣)主要功能性硅烷生產(chǎn)企業(yè)
公司名稱(chēng) | 工廠(chǎng)地址 | 主營(yíng)業(yè)務(wù)及產(chǎn)品 |
Momentive PerformanceMaterials(邁圖高新) | Sistersville,WV,美國Ota,Gumma Prefecture, 日本Termoli, 意大利 | 基礎硅氧烷聚合物以及一系列添加劑(硅烷、特種硅油和聚氨酯添加劑等)、有機硅配方產(chǎn)品(有機硅彈性體和有機硅涂層材料等)及高純度熔融石英和陶瓷材料。 |
Evonik Degussa AG(贏(yíng)創(chuàng ),原德固賽) | Theodore,TL,美國Leverkusen,德國Antwerp,比利時(shí)Yokkaichi,日本新加坡 | 硅烷偶聯(lián)劑、沉淀法二氧化硅、炭黑、氨基酸、聚氨酯泡沫添加劑、涂料聚酯樹(shù)脂、色漿、著(zhù)色系統、高性能聚合物及聚合物引發(fā)劑等。 |
Dow Corning(道康寧) | Carrolton,KY,美國B(niǎo)arry,Wales,英國Ichihara,日本 | 硅烷偶聯(lián)劑、沉淀法二氧化硅、炭黑、氨基酸、聚氨酯泡沫添加劑、涂料聚酯樹(shù)脂、色漿、著(zhù)色系統、高性能聚合物及聚合物引發(fā)劑等。 |
Wacker(瓦克) | Burghausen,德國Kempten,德國 | 硅烷偶聯(lián)劑、沉淀法二氧化硅、炭黑、氨基酸、聚氨酯泡沫添加劑、涂料聚酯樹(shù)脂、色漿、著(zhù)色系統、高性能聚合物及聚合物引發(fā)劑等。 |
Shinetsu(信越化學(xué)) | Matsuida,Gumma, 日本中國臺灣 | 有機硅油、有機硅樹(shù)脂、有機硅粉末、硅烷(硅烷和硅烷偶聯(lián)劑)、室溫硫化硅橡膠、硅橡膠及其加工品。 |
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國內方面,目前我國已經(jīng)成為世界重要的硅烷生產(chǎn)基地,越來(lái)越多的企業(yè)注重產(chǎn)業(yè)鏈整合,加快產(chǎn)業(yè)鏈延伸,以達到循環(huán)生產(chǎn)的目的,主要的功能性硅烷生產(chǎn)企業(yè)包括宏柏新材、晨光新材、湖北新藍天新材料、荊州市江漢精細化工等。
國內主要功能性硅烷生產(chǎn)企業(yè)
公司名稱(chēng) | 主要硅烷產(chǎn)品 | 含硫硅烷產(chǎn)能(萬(wàn)噸/年) |
宏柏新材 | 硅烷偶聯(lián)劑系列(HP-669、HP-669C、HP-1589、HP-1589C及中間體γ1、γ2等);氣相法二氧化硅系列(HP-150、HP-200、 HP-380);其他化學(xué)助劑 | 3.5 (指中間體γ1產(chǎn)能) |
晨光新材 | 三氯氫硅、三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、Si-69、KH-550、KH-560、KH-570、原硅酸酯 | 1 |
荊州市江漢精細化工有限公司 | 含硫硅烷(Si-69、Si-75等),氨基硅烷(KH-550,KH-602),甲基丙烯酰氧基硅烷(KH-570), 環(huán)氧基硅烷(KH-560)、 乙烯基硅烷(KH-171)、 交聯(lián)劑及中間體 | 3.5 |
南京曙光精細化工有限公司 | 硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯、防老劑、硫化促進(jìn)劑 | - |
湖北新藍天新材料股份有限公司 | 硅烷交聯(lián)劑(酸型、醇型、酮肟型系列產(chǎn)品);催化劑系列;硅酸酯系列;硅烷偶聯(lián)劑系列 | 0.2 |
曲阜市華榮化工新材料有限公司 | - | 0.25 |
廣州艾科普化工有限公司 | - | 0.8 |
新特能源 | - | 2 |
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