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有机硅产业:硅基新材需求大爆发,千亿市场孕育中国龙头(三)
作者:zyjzhao           时间:2021-07-19 22:24:12

医美行业和人造器官的发展为医用有机硅在医用高分子材料中占比提供增长空间。除 了可满足医用高分子材料的基本要求外,硅橡胶的耐热、耐寒、无毒、耐生物老化、对人 体组织的反应极小等优点可让其成为极好的仿生材料,以其为原料制造的如人工颅骨、人 工鼻梁,人工乳房广泛应用于脑外科,胸外科等各个科室以及医美行业。这两个行业的市 场规模的增长为有机硅在总体医用高分子材料中的份额提供增长空间。

个人护理:应用广泛但含量较低,以硅油为主。硅油作为柔顺剂,在个人护理品领域 是一种非常广泛的原料,由于其不亲水、不亲油的特性,因此它既能降低产品的黏腻感, 也可以改善产品的油腻感。在防晒领域,它还可以改善相关无机防晒剂的分散性能,从而 达到提升 SPF 值的功能。从添加质量分数来看,硅油在个人护理产品重占比较低,在洗发 水中占比约 2~3%。

“无硅油”洗发水不改有机硅在个人护理中的市场地位。近年来“无硅油洗发水”在 国内外的热度逐渐提升,“无硅油洗发水”中的替代成分,多为一些植物性或动物性来源 的天然物质,虽能够代替硅油达到柔顺的效果,但成本较高,仅能在部分高端洗发水中使 用,市场空间有限。此外,硅油作为柔顺剂,由于添加用途广泛,除洗发水外,在面部护 理、护发素等多个产品中都有添加使用,因此我们认为,短期“无硅油洗发水”的概念并 不能改变硅油在个人护理的市场地位。

从整体医用/个人护理的有机硅市场份额来看,推断 2020 年医用/个人护理有机硅市场 规模在 45 亿元左右,预计 2025 年医用有机硅市场规模将达到 180 亿元,未来 5 年 CAGR 20.99%。

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轨道/公路交通:整体市场较小,关注道路修复+高铁领域存量替代


有机硅产品主要用于铁路、公路的灌缝粘结、伸缩缝密封。


轨道交通:主要用于铁路灌缝粘结及高铁建造。有机硅在高铁领域的应用包括缓冲器、 IGBT、绝缘漆,无砟轨道嵌缝的密封等。

相比于聚氨酯,有机硅在轨道交通领域具有一定的相互替代性。高速铁路根据结构形 式的不同,可分为有砟轨道和无砟轨道。无砟轨道是目前高速铁路的主要结构形式。高速 铁路铺设采取无砟轨道技术,由于轨道材料需要满足承受热胀冷缩、高速冲击产生的振动 位移等能力,高速铁路轨道板之间用凸型挡台定位,并要求密封胶具有粘接性好、弹性优、 抗压缩变型恢复快、耐震动疲劳性优异等特点。目前聚氨酯粘胶剂、有机硅粘胶剂是高速 铁路轨道板与凸型挡台缝隙之间的密封材料。我们认为在高铁轨道应用中,有机硅密封胶 与聚氨酯密封胶应用场景有所不同,但在部分场景中具备相互替代性,2019 年,有机硅 密封胶生产商硅宝科技就已成功中标国家重要干线铁路——京雄城际铁路、郑万高铁等。


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过去 10 年,我国高铁行业增长迅速。2019 年高铁营业里程达到 3.5 万公里,过去 10 年 CAGR 29.35%,高铁营业里程占比由 3.16%上升到 25.30%。根据《中长期铁路网规 划》(2016),到 2020 年,高速铁路将达到 3 万公里(已完成),到 2025 年,高速铁路将 达到 3.8 万公里。由于 2020 年全国高铁营业里程已经达到 2016 年铁道部规划的 3 万公里 约 120%,我们假设到 2025 年高铁营业里程同样达到预定目标的 120%,即约为 4.5 万公 里。

 

用量方面,根据原国家铁道部的设计方案,无砟轨道铺设用胶将以国产胶粘剂产品为 主,单轨每 5 米嵌入一个凸型挡台,每个挡台两边各需灌注聚氨酯胶粘剂约 17.8kg, 每 公里双轨无砟轨道建设需聚氨酯灌封胶粘剂 7 吨以上。按每公里用高速铁路凸型台聚氨酯 胶粘剂 7 吨测算,我们预计轨道领域,密封胶将会有 2.4 亿元的市场空间,我们假设有 机硅胶未来有 50%的市场空间。叠加高铁车辆用胶,2025 年市场空间将达到 1.5 亿元。


公路交通:增量替代+存量修复,主要用于高等级道路。目前我国道路主要分为沥青 混凝土路面及水泥混凝土路面,由于性质有所不同,目前在高速公路、一级公路主要采用 沥青路面,而二级以下路面则以水泥混凝土路面为主。根据《混凝土路面接缝密封材料的 比较与发展优势》(王彦辉,2013),在发达国家,以上两种路面的占比各占 50%。

根据国家统计局发布数据,水泥路面公路里程约占总里程的 48%,且在未来一段时间内,由于水泥混凝土路面具有造价低、维护成本低、强度高、设计寿命长的特点,我们认 为对于未铺装路面而言,未来改造成水泥路面的可能性更大,此外由于沥青路面存在经济 效益低、环境污染性高等问题,因此对于道路整体而言,我们认为未来水泥混凝土路面的 占比将会有所提升。


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水泥混凝土路面过去主要的密封剂包括沥青、聚氨酯、环氧树脂胶、硅酮密封胶。相 对其他产品,硅酮密封胶由于其抗腐蚀能力强、位移能力强、使用寿命长等特点,预计随 着我国对道路质量要求的不断提升,硅酮胶的市场占比将稳步提升。此外,由于过去施工 质量不佳、使用年限增长,水泥混凝土路面将出现不同程度的损毁,道路修复也将成为硅 酮胶另一重要市场。

工业助剂(工业/农业/纺织):纺织人均消费尚存 5 倍空间,离型剂市场值 得关注

硅油类产品作为有机硅助剂,在不同工业领域应用广泛。硅油是在室温下保持液体状 态的线型聚硅氧烷产品,一般分为甲基硅油和改性硅油两大类。在我国硅油用量仅次于硅 橡胶,是第二大类有机硅下游深加工产品。在工业中主要应用为脱膜剂、减震油、消泡剂、 润滑剂、表面活性剂等。改性硅油是指以其他有机基团代替甲基硅油里的部分甲基,以改 进硅油的某种性能的产品,包括氨基硅油,苯基硅油、含氢硅油等。近年改性硅油得到迅 速发展,高端产品的种类和市场份额都有显著提升。改性硅油主要应用于纺织工业,涂料 工业,石油工业等。

纺织印染:硅油主要用于后整理工序。纺织印染助剂产品作为纺织印染工序中的添加 剂,是纺织精品加工过程中的重要组成部分。按其在工序中的作用可分为前处理助剂、染 色印花助剂、后整理助剂等。后整理助剂可以在染色印花过程后改进纺织品外观与质量, 同时赋予纺织品某些特殊功能,如抗静电、防菌防霉等。硅油在纺织领域主要应用于纺织 后序整理阶段,典型的产品有氨基硅油、含氢硅油、嵌段硅油及其乳化后制成的乳液等, 可作为织物柔软剂,纤维平滑剂、深色加工剂以及其他细分种类助剂。

纺织人均消费尚为发达国家 20%,市场规模扩张带动硅油市场。目前全球纺织助剂中 心正向亚洲及中国转移,我国目前有 3000 家纺织印染助剂生产企业,是全球最大的印染 纺织助剂的消耗国。纺织业的迅速发展使得对染料纺织化学品的需求不断提升。根据中国 服装协会数据显示,2017 年我国印染助剂产量约 173 万吨,较 2016 年增长了 5.49%。由 于国内印染企业对纺织印染助剂应用重要性认识不足等原因,目前我国印染助剂的消耗水 平还处于较低水平,工业发达国家的纺织印染助剂产量与纤维产量之比约为 15:100,世 界平均水平约为 5:100,而我国目前水平仅为约 3:100,随着我国人民生活水平的不断提 高,我国印染助剂消耗水平还有提升较大空间,可望带动硅油市场规模增长。

高端纺织印染助剂的需求让改性硅油产品占据更大市场份额。根据中国染料工业协会 纺织印染助剂专业委员会统计,截至 2015 年全球已开发和生产的助剂产品约为 15000 种,我国仅占 10%。目前,传统甲基硅油使用量逐渐下降,改性硅油成为越来越不可缺少 的配套加工助剂。

日趋严格的环保政策为高端改性硅油产品在不同工业领域提供市场份额增量空间。在 涂料工业中,近年国家相继颁布了限制挥发性有机溶剂(VOC)的环保法规,涂料的水性化、 无溶剂化成为涂料发展的必然趋势。在现有趋势下,无溶剂型水性涂料将会取代污染环境 同时危害人体健康的溶剂型涂料。因此基于有机硅技术的水性体系涂料将给改性硅油、硅 树脂带来市场份额增量空间。

离型剂:中国有巨大的离型剂潜在市场,快递标签是主要增长动力。有机硅离型剂(离 型膜)在压敏胶领域有广泛应用,其可保护压敏胶的胶层不被破坏和玷污。有机硅离型剂 主要可分为缩合型、加成型、UV 光固化型三种。中国离型剂市场可达 20 亿平米,最大的 市场份额为快递包装标签。

按每平方米 1g 有机硅离型剂测算,每年用于离型剂的硅油可达 2 万吨。目前无溶剂 型离型剂是有机硅离型剂主要发展方向,UV 固化离型剂市场份额也迅速提高。

农业领域:表面活性剂用途广泛,但市场份额较小。有机硅表面活性剂与农药溶液混 合可以有效降低农药的表面张力,增强农药在植株表面的湿润力,从而增加农药的吸收效 率,降低农药使用成本。但通常仅需极少用量,故其市场份额在整个有机硅产业链中占比 较小。

作为全球最大的纺织助剂市场,预计到 2025 年,我国应用于纺织印染助剂的硅油原 油市场规模将达到 108 亿元,其增长量主要来自纺织品市场的增量,改性硅油类产品作为后整理剂,在纺织化学品中的市场份额预计保持稳定。应用于涂料、石油工业等其他工业 领域的硅油硅树脂产品预计在 2025 年达到 84 亿元,增量分别来源于涂料,石油等工业的 市场规模增量,和基于有机硅产品技术创新带来的有机硅类产品市场份额的提升。

总结而言,预计 2025 年我国有机硅在工业助剂市场领域的规模将达到 192 亿元左右, 未来 5 年 CAGR 为 8.17%。同时考虑到我国纺织用助剂是一个自用+出口市场,我们根 据全球纺织印染助剂产量,预测 2025 年全球纺织助剂中有机硅产品约占 300 亿左右。

功能性硅烷:“小而美”的“工业味精”走向全球市场

有机硅材料第四大门类,分为硅烷偶联剂和硅烷交联剂。功能性硅烷与硅橡胶、硅树 脂、硅油并称为有机硅材料四大门类。结构上通常将主链-Si-O-Si-结构的有机小分子统称 为功能性硅烷。其通常在一个分子中同时含有极性和非极性两类官能团,可以作为有机和 无机界面的桥梁或者参与有机聚合材料的交联反应从而大幅度提高材料性能,是一类非常 重要的、用途非常广泛的助剂,具体可分为硅烷偶联剂硅烷交联剂。

硅烷偶联剂:分子中同时具有有机/无机结构,可改善聚合物与无机物实际粘接强度。 硅烷偶联剂的通式可以用 XSiR3 表示,其中 X 为非水解基团,即碳官能基,易和有机聚合 物的基团反应,从而使连接硅烷与有机聚合物;R 为可水解基团,水解后形成的 Si-OH 可 与被处理无机基材表面的 Si-OH 发生脱水缩合反应,从而连接硅烷和无机物,达到连接有 机表面和无机表面的功能。硅烷偶联剂广泛用于胶黏剂,涂料和油墨、橡胶、铸造、纺织 等行业。

硅烷交联剂:含两个或以上硅官能团的硅烷,可促进聚合物分子间化学键的形成。硅 烷交联剂能在线型分子间起桥梁作用,使多个线型分子或轻度支链大分子间形成交联化学 键,形成三维网状结构。硅烷交联剂是单组分室温硫化硅橡胶的核心部分,可分为脱酸型、 脱酮肟型、脱醇型三种硅烷交联剂。在不同种类硅橡胶的合成中交联剂的用量有所区别, 于 5%-10%之间。除了硅橡胶的合成之外,硅烷交联剂还可以用于玻璃纤维、表面处理、 塑料、涂料等多个领域。

小分子有机硅功能性助剂应用广泛,其中橡胶工业占比达 35%。功能性硅烷作为有机 硅功能性助剂,素有“工业味精”之称,主要是指有机硅行业中为改善产品质量,或者为 满足某些特殊需求所添加的辅助化学品,广泛应用于硅橡胶,硅树脂,硅油和硅烷偶联剂 的生产和各个领域。功能性硅烷的传统消费领域有橡胶加工、粘合剂、复合材料涂料和塑 料加工等,其中用于橡胶加工的功能性硅烷份额最大,可占总用量的 35.7%。随着未来绿 色轮胎法规的实施,以及新能源及建筑交通等产业的发展,对新型复合材料的要求越来越 高,功能性硅烷在其他高技术含量的材料领域还有更加广阔的应用空间。

其他有机硅功能性助剂细分种类繁多,但市场规模有限。除功能性硅烷,市场还存在 多种其他有机硅功能性助剂。作为关键改性添加助剂,一般用量不大,整体市场规模较小。市场上主要存在的有六甲基二硅氮烷、硅醚、含氢封头剂、乙烯基封头剂、氨基封头剂等。其中六甲基二硅氮烷可做为气相法白炭黑和硅藻土的表面处理剂;而不同种类封头剂可以 有效控制聚合度,改善产品的性能,是改性硅油、硅橡胶等有机硅深加工产品的重要原料。

功能性硅烷使用情况与经济发展水平对应,我国是最大生产消费国。2019 年全球功 能性硅烷产能约为 63.7 万吨/年,产量约为 44.3 万吨,中国功能性硅烷企业有效总产能约 为 42.9 万吨/年,产量为 27.0 万吨,较 2018 年分别增长了 7.9%和 5.1%。全球主要产能 增长动力来自中国,我国功能性硅烷产量可占全球产量的 60%以上。同年我国硅烷消费量 为 18.8 万吨,净出口量 8.66 万吨,也是全世界最大的出口国。

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绿色轮胎产业政策有助于功能性硅烷的市场份额增长。绿色轮胎是指应用新材质和设 计的子午线轮胎,可降低 20%~30%滚动阻力,从而降低整车 4%~7%油耗。在西方发达 国家,政府通过一系列立法强制推广绿色轮胎,带来绿色轮胎的市场份额不断提高。近年 来,中国颁布了多个绿色轮胎产业政策以及中国汽车绿色轮胎等级认证(C-GTRA),以促 进绿色轮胎的发展。在国外政策倒逼出口轮胎升级、国内政策淘汰落后产能的情况下,2018 年整体轮胎市场绿色化率接近 30%,预计 2023 年绿色轮胎将占全国轮胎份额的 50%以上。同时,在全国新能源汽车产量增长以及传统汽车产量稳定的前提下,轮胎橡胶用含硫硅烷 的市场规模会进一步增长。2018 年我国轮胎橡胶用含硫硅烷的使用量已达到 5.66 万吨, 预计 2023 年将达到 8.5 万吨,年增长达到 8.4%。

传统硅烷应用领域硅烷消费量稳定增长。在橡胶加工领域,功能性硅烷可改善橡胶和 树脂对不同材料的干态粘结力,因此还广泛用作其他橡胶的粘合黏合剂,密封胶的增黏剂。在我国胶粘剂和密封剂产量年增长 6.7%的情况下,对功能性硅烷的需求也将稳定增长。在复合材料领域,随着多种特种增强纤维以及树脂材料、碳纤维、粉体材料不断涌现,功 能性硅烷的市场规模也会相应增长。在其他领域如塑料加工,涂料表面处理方面,功能性 硅烷的需求年增长率也预计达到 10%,拥有广阔的市场空间。

我们根据硅烷偶联剂在不同下游应用进行测算, 2020 年硅烷偶联剂市场规模预估在 35 亿元左右,预计 2025 年硅烷偶联剂市场规模预计将达到 63.8 亿元,未来 5 年 CAGR 为 9.65%。

同时对于我国而言,功能性硅烷产业是一个内部供给+出口的市场,因此我们同时测 算了全球功能性硅烷的市场规模,我们假设未来全球功能性硅烷的产能增速将逐步放缓到 2.5%,而产能利用率将由 2019 年的 70%逐步提升至 75%,我们认为 2025 年全球功能性 硅烷有机硅市场规模将望提升至 110 亿左右,未来 5 年 CAGR 为 4%左右。


(报告出品方/作者:中信证券,袁健聪、王喆、柯迈)
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