功能性硅烷結構、分類、應用及未來趨勢如何？

百億級市場，綠色輪胎及新能源驅動需求高 增。

功能性硅烷是分子主鏈為 Si-O-C-結構的有機硅小分子的統稱。由于功能性硅 烷同時含有親有機和親無機兩類官能團，因此可以作為無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反應，從而大幅提高材料性能，是一類重 要且用途廣泛的助劑，常用于附著力促進劑以及相容性促進劑使用。 從產業鏈上看，功能性硅烷屬于有機硅的下游產品，在四大主要產品中占比 9%。 功能性硅烷上游行業主要有金屬硅粉、乙醇、氯丙烯以及三氯氫硅等化工行業。

功能性硅烷按照用途分類，可分為硅烷偶聯劑、硅烷交聯劑和其他功能性硅烷。 硅烷偶聯劑分子中同時含有有機和無機官能團，可在無機物質和有機物質之間架起 “分子橋”，從而把兩種性質不同的材料連接在一起，提高材料的性能和增加粘接強度。 硅烷偶聯劑主要應用于膠粘劑，涂料，橡膠，塑料等行業。硅烷交聯劑是指含有兩 個或兩個以上硅官能團的硅烷，能在線型分子間起架橋作用，從而使多個線型分子 或輕度支鏈型大分子、高分子相互鍵合交聯成三維網狀結構，促進或調解聚合物分 子鏈間共價鍵或離子鍵的形成，是單組分室溫硫化硅橡膠的核心部分。硅烷交聯劑 主要應用于水性壓敏膠，水性丙烯酸膠粘劑，涂料，皮革涂飾劑等。我國功能性硅 烷市場以硅烷偶聯劑為主，2021 年產量達到 20.77 萬噸，交聯劑和其他功能性硅烷 產量分別為 8.12 萬噸和 1.69 萬噸。 功能性硅烷還可以根據取代基團的不同可以分為含硫硅烷，氨基硅烷，乙烯基 硅烷，環氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基硅烷等，這些不同的硅烷偶聯劑根據取代基團 的不同能夠呈現不同的性能并應用于不同領域。 含硫硅烷是最大的產品類別，主要用于橡膠行業。2021 年，含硫硅烷產量占我 國功能性硅烷產量的 28.4%，其次為交聯劑，占比 27.7%。乙烯基硅烷、氨基硅烷、 環氧基硅烷、丙烯基硅烷和其他偶聯劑分別占比 10.7%、8.5%、8.3%、8.2%、8.2%。

功能性硅烷未來 3 年增速 CAGR 預計將超過 10%。2017 年，中國功能性硅烷 消費量為 15.36 萬噸，2021 年，消費量達到 21.89 萬噸，市場空間接近百億級別。 2017-2021 消費量 CAGR 達到 9%。根據 SAGSI 的預測，預計 2023 年國內消費 達到 27.78 萬噸，2020-2023 年我國功能性硅烷消費年均增長約 11.62%。2021 年，從全球功能性硅烷消費來看，橡膠加工領域占比 34%，復合材料占比 19%，粘 合劑占比 17%，塑料加工占比 13%，涂料及表面處理占比 12%。國內消費占比與 全球趨同，主要消費領域橡膠加工領域占比 33.9%，密封膠、粘合劑領域占比 17.5%， 涂料、金屬表面處理及建筑防水占比 17.0%，復合材料 12.3%。

我國有機硅下游消費量仍有較大潛力。有機硅下游應用廣泛，其消費量和國家 和地區的經濟發展水平息息相關。根據瓦克年報統計，人均有機硅消費量與人均 GDP 水平基本呈正比關系。相較發達國家和地區的人均有機硅需求 2kg，中國等新 興市場國家人均有機硅消費量還不到 1kg，印度等發展中國家只有 0.2kg 不到，新 興國家、發展中國家的提升潛力仍較大。

“綠色輪胎”升級換代需求以及新能源車增長推動含硫硅烷需求增長，預計全球 年復合增長率 10%。傳統消費領域如橡膠加工、粘合劑、涂料和塑料加工等的需求 持續構成功能性硅烷消費需求的絕大部分。其中，橡膠制品為功能性硅烷主要應用 領域，需求占比達 33.9%。

隨著我國汽車保有量不斷增長，橡膠輪胎產量不斷提高，2021 年我國橡膠輪胎 外胎產量達 89891.2 萬條，同比增長 11.6%。 與此同時，出于節能環保原因，以白 炭黑制備的“綠色輪胎”概念快速推廣。與傳統的輪胎相比，其特點是滾動阻力低，抗 濕滑和抗冰雪滑動性能好，耐磨性也不差。更重要的是，綠色輪胎的應用極大地降 低了車輛行駛所需的能耗。2016 年 4 月，中國汽車綠色輪胎等級認證（C-GTRA） 在中國國家認證認可監督管理委員會的指導與支持下成功發布。政府先后出臺了多 項綠色輪胎產業政策，引領輪胎工業的綠色制造及消費，推動輪胎產品升級換代。 根據《我國含硫硅烷產業現狀及發展趨勢》一文，2017 年整體輪胎市場綠色化率估 計突破 30%，而 2010 年僅為 2％左右；預計到 2020 年，綠色輪胎將占到全國輪胎 市場的 50%以上。根據 Research and Markets 的報告,2022 年全球綠色輪胎市場預 計將達到 1042.3 億美元,相比 2017 年的 626.8 億美元,年復合增長率為 10.7%。 采用白炭黑制備綠色輪胎常伴隨著含硫硅烷的使用。含硫硅烷可有效提高白炭 黑與橡膠分子的結合能力，促進橡膠硫化，同時具有偶聯劑、促進劑和硫化劑的作 用，顯著降低輪胎滾動阻力和輪胎生熱，提高輪胎制動性能，從而大幅度降低汽車 油耗、減少大氣污染，提高輪胎壽命及汽車行駛過程的安全性。目前輪胎行業常用 的硅烷偶聯劑主要是 Si69 和 Si75，它們具有價格便宜，改性效果較好的特點。在國 家大力倡導輪胎綠色化的背景下，預計含硫硅烷需求將繼續以 10%以上的復合增速 增長。

竣工端回暖帶動建筑建材領域硅烷類產品需求。密封膠、粘合劑也是功能性硅 烷主要應用領域。硅烷偶聯劑在有機硅密封膠中主要用以提高密封膠對基材的粘接 性能, 調節硫化時間, 改善力學性能, 提高填料在基膠中的分散性, 部分硅烷水解反 應活性高, 可快速吸收體系中的水分, 能改善膠料的濕態粘接性能。從終端應用領域 來看，建筑建材是最大的應用領域，主要用于密封膠、粘合劑、建筑防水、涂料等 領域，均在竣工端使用。2021 年，硅烷用于密封膠、粘合劑和涂料領域的需求約 5.36 萬噸，占比 24.5%。

2020 年下半年以來，房地產行業經歷政策收緊，先后劃出“三道紅線”，控制貸 款和集中土地供應從供需兩端指導房地產理性發展，地產周期步入下行。隨著樓市 遇冷，地產企業資金鏈斷裂引發的“暴雷”事件頻出，今年以來，出于“保交樓、穩市 場”的動機，國家加大民企融資支持力度，并出臺一系列因城施策的松綁信號。這些 積極信號有望改善企業融資境遇，保障民企竣工交付能力。地產竣工端回暖有利于 硅烷類產品在建筑領域的需求回暖。

新能源領域需求將成為邊際增量亮點。在太陽能電池中，封裝膠膜是非常重要 的組成部分，起到固定、密封和保護太陽能電池的作用。目前 EVA 封裝膠膜是主流 的封裝膠膜。由于隨著使用時間的延長，在熱、氧、水汽、紫外光等作用下，封裝 膠膜會出現透明度下降、黃變甚至開裂、脫膠等現象，導致光電轉換效率明顯下降。 EVA 膠膜對玻璃、背板的粘接強度是影響太陽能電池長效穩定性以及可靠性的關鍵 因素。目前，為了提高太陽能電池封裝用 EVA 膠膜與玻璃面板之間的粘接力，通 常在絕大多數 EVA 膠膜中加入硅烷偶聯劑作為粘接促進劑。通常，膠膜中使用的 主流牌號為 KH-570。根據《太陽能 EVA 膠膜與玻璃界面粘結力的研究》一文，硅 烷偶聯劑在 EVA 膠膜體系的摻量為 0.3%-1%，并于摻量 0.6%時粘結力最強。硅烷 偶聯劑同時也在 POE 膠膜體系中使用。 從 2021 年開始，光伏裝新增機量處于爆發式增長，帶動功能性硅烷需求快速發 展。根據 2021 年光伏膠膜 21 億平米計算，假設克重為 0.50 千克/平米，硅烷偶聯 劑摻量 0.6%，則 2021 年光伏膠膜所用的硅烷偶聯劑在 6300 噸，預計 2025 年需求 將增長至 1.71 萬噸。

中國是全球功能性硅烷主要生產地，近年來開工率較低。2021 年全球功能性硅 烷產能達到 89.7 萬噸，產量為 53.41 萬噸，而中國作為功能性硅烷最大產地，2021 年產能達到 55.76 萬噸，產量達到 32.26 萬噸，占全球比例分別為 72.9%和 67.5%。 預計到 2026 年，我國功能性硅烷年產能將突破 90.0 萬噸。功能性硅烷在合成中， 涉及到氯化氫等含氯化合物，對工藝裝置具有腐蝕副作用，同時用于環保壓力，近 些年開工率在 60%以下。

傳統領域供過于求，新型高端含硫硅烷的發展大勢所趨。國內常規功能性硅烷 發展非常迅猛，大品類產能增速很快。但高端功能性硅烷的發展與國外差距仍然明 顯。從全球范圍來看，功能性硅烷供應格局相對集中，跨國公司憑借其強大的研發 能力、先進的生產技術、突出的品牌優勢和良好的產品性能在市場上占據優勢。國 外主要功能性硅烷生產企業有邁圖高新、贏創德固賽、陶氏、瓦克、信越化學等。