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聚有機矽氧烷(簡稱聚矽氧烷),一般是指以矽氧烷(-Si-O-Si-)為主鏈的聚有機矽氧烷,其商品化的產品包括:矽油、有機矽環體、矽橡膠、矽樹脂等。
聚矽氧烷一般採用有機矽單體合成,單體是製備矽橡膠、矽油、矽樹脂的主要原料,是有機矽工業的基礎原料。有機矽單體的種類很多,主要包括甲基氯矽烷、苯基氯矽烷、乙烯基氯矽烷、甲基苯基氯矽烷等。最常用的有機矽單體為二甲基二氯矽烷,約佔市場總量的90%以上,其次為苯基氯矽烷,約佔市場總量的5%,其餘為乙烯基、乙基產品等。
有機矽中間體是以二甲基二氯矽烷為主要原料,經過水解後縮聚形成以矽氧(Si-O)鍵為主鏈、矽原子上直接連接有機基團的有機-無機化合物。主要包括二甲基矽氧烷混合環體(DMC)、八甲基環四矽氧烷(D4)等。DMC、D4可進一步開環縮聚製得矽油、110生膠、107膠等產品。中間體和各種聚合物均屬於聚矽氧烷,為了便於統計,如無特指,各種聚合物製品均折算為純聚矽氧烷。
【基本情況】
2013年,中國有機矽單體生產企業共16家,總產能達99.6萬噸/年(折矽氧烷),產量為64.1萬噸(折矽氧烷),產能和產量分別同比增長6.4%和13.1%。2013年有機矽單體裝置平均開工率為64.4%,同比增長3.8個百分點。
表1 2009~2013年中國聚矽氧烷消費結構及預測
其中,產能排名前6位的企業為道康寧-瓦克、恆業成、藍星星火、新安化工(含新安邁圖)、山東東嶽和浙江合盛,2013年這六家企業產能合計佔國內總產能的65.7%。由於市場競爭激烈,國內各大企業紛紛擴大生產規模、延伸產業鏈,以確保在競爭中處於不敗之地。已經初步實現全產業鏈生產的企業包括藍星星火、新安化工,實現有機矽原料和下遊產品生產匹配的企業有江蘇宏達新材料股份有限公司,浙江合盛等企業也在努力延伸產業鏈。
2002~2013年中國甲基單體產能、產量統計及預測見圖1,表2為中國甲基單體生產企業產能統計。
圖1 2002~2013年中國甲基單體生產情況及預測
表2 2013年中國甲基單體企業產能統計
苯基單體可大幅提升有機矽材料性能。目前國內甲基氯矽烷生產已達一定規模,產品質量也能滿足一般材料需求。如何開發出高性能的新型有機矽單體,尤其是苯基單體,已成為國內有機矽行業的重要課題。苯基氯矽烷是一種用途非常廣泛的中間體。可用於製備多種偶聯劑,也是製備有機矽聚合物的重要單體之一。在有機矽單體中,其用量及重要性僅次於甲基氯矽烷,居第二位。國產的苯基矽橡膠主要為二甲基二苯基乙烯基矽橡膠,多採用含二苯基的環矽氧烷與二甲基環矽氧烷以及甲基乙烯基環矽氧烷在鹼催化下重排製成。
2013年,中國苯基單體(一苯三氯矽烷、二苯二氯矽烷、甲基苯基二氯矽烷)的總產能為1.98萬噸/年,產量為5100噸。中國苯基環體生產技術水平不高,限制了國內產品的使用。2013年中國苯基單體生產企業如表3。
表3 2013年中國苯基單體企業
聚矽氧烷商品化的產品主要有矽橡膠、矽油及矽樹脂。其中矽橡膠發展較為成熟,又可以分為高溫膠、液體膠、室溫膠等品種;矽油又可分為甲基矽油、苯基矽油、氨基矽油、含氫矽油、羥基矽油等。中國矽橡膠發展的最為成熟,市場需求量較大,發展速度也較快。而矽油一直保持較為穩定的發展速度,生產量和消費量均逐年增加,紡織行業增速的放緩某些程度上影響了矽油的消費速度。矽樹脂產品特別是高品質矽樹脂產品卻出現供不應求的情況,其應用不斷開拓中。2013年中國主要聚矽氧烷產品生產統計見表4。
表4 2013年主要聚矽氧烷產品生產統計
自20世紀40年代有機矽材料工業化生產以來,有機矽材料已滲透到國民經濟的各個部門和人們的日常生活中,對於提高工業水平和改進生活質量發揮了重要作用。未來幾年,建築、汽車、紡織、電子電氣、電力等領域仍然是帶動有機矽各類產品發展的主因,各類產品仍將保持正增長,但因應用領域的不同,發展速度會出現差異。在新興消費市場,如LED和太陽能電池領域,潛在的市場需求比較大。
【改擴建情況】
雖然中國有機矽單體整體處於過剩狀態,但目前新建項目仍較多,江西星火有機矽廠20萬噸/年單體裝置、瀘州北方7萬噸/年單體裝置均已建好,另外內蒙古佳輝矽業已接近尾聲,湖北興發和唐山三友新建裝置也將於2014年完工。江蘇宏達15萬噸/年在建裝置連同老裝置一起轉賣給鎮江江南化工,新裝置將繼續建設。與此同時,2013年新疆西部合盛矽業開始籌建20萬噸/年有機矽單體項目。若所有項目均能按計劃投產,屆時中國有機矽單體新增產能將達128萬噸/年,折合矽氧烷57.6萬噸/年。中國有機矽單體新建擬建項目見表5。
表5 2013年中國有機矽單體新建擬建項目統計
【進出口貿易】
聚矽氧烷產品在中國海關主要分列在39100000(初級形狀的聚矽氧烷)、38249099(其他化學工業及其相關工業的化學產品及配製品)和29310000(其他有機-無機化合物)三個稅號下,其中39100000下全部為有機矽類,絕大部分為DMC、D4及基礎聚合物,出口商品基本上為矽橡膠、矽油等有機矽產品,該稅號下的矽氧烷貿易量約佔總量的95%。38249099下的有機矽類商品主要為有機矽中間體、高溫硫化矽橡膠生膠和107膠,29310000下的有機矽類商品主要為矽烷偶聯劑、交聯劑、矽油等,以上兩個稅號的貿易量約佔總量的5%。三個稅號下的矽氧烷商品種類眾多,難以識別的約佔15%左右。
通過對2013年三個稅號下的產品進行整理分類,2013年三個稅號下共進口折純矽氧烷11.0萬噸,出口約7.4萬噸,淨進口約3.6萬噸。
隨著中國有機矽原料生產量的擴大,2010年以來,中國聚矽氧烷的出口量呈逐年增加趨勢,相反進口呈逐年遞減趨勢。矽氧烷淨進口在最近10年經歷了增長、下滑的變動,預計在2017年之後出現淨出口,圖2給出了在39100000(初級形狀的聚矽氧烷)稅號下聚矽氧烷進、出口量、淨進口量變化趨勢及預測。
圖2 2002~2013年中國聚矽氧烷進出口量統計及預測
2002~2013年中國初級形狀的聚矽氧烷進出口價格走勢見圖3。無論是進口還是出口,整體呈上漲趨勢,主要是由於原材料價格上漲和人工成本的提升。2013年聚矽氧烷的進口均價為6861美元/噸,同比提高37.1%;2013年聚矽氧烷出口均價為4077美元/噸,同比提高15.7%。預計2014年聚矽氧烷的進出口價格還將進一步提高,而且進口價格和出口價格差距將拉大,主要由於進出口產品檔次差距懸殊。
圖3 2002~2013年中國初級形狀的聚矽氧烷進出口價格走勢
2013年,中國出口初級形態聚矽氧烷約7.4萬噸,同比減少10.8%。除2月份受傳統春節影響較低外,其他月份均保持0.5萬噸以上的月度出口量。2013年中國初級形態聚矽氧烷月度出口量統計見圖4。
圖4 2013年中國聚矽氧烷月度出口量統計
2013年,中國聚矽氧烷出口最大的市場是韓國,出口量高達1.8萬噸。此外,中國香港躍居第二,出口到該地區的聚矽氧烷約為0.8萬噸。2013年中國聚矽氧烷出口市場分布如圖5所示。
圖5 2013年中國初級形態聚矽氧烷出口市場分布統計
2013年中國出口的聚矽氧烷產品中,HTV總量最大,約佔39%;其次是矽油,約佔26%;DMC和D4等中間體約佔14%; RTV和乳液各佔約6%。2013年中國聚矽氧烷出口分品種統計見圖6所示。
圖6 2013年中國聚矽氧烷出口分品種統計(實物量)
2013年,中國進口聚矽氧烷按折純量統計為11.0萬噸,月均進口0.92萬噸。2013年中國初級形態聚矽氧烷月度進口量統計見圖7。由改圖可以看出,除2月份外,其他月份均保持較高的進口量。
圖7 2013年中國初級形態聚矽氧烷月度進口量統計
2013年中國進口聚矽氧烷分品種統計見圖8所示。2013年中國進口的聚矽氧烷產品種類與出口基本相同,比例略有不同。其中進口最多的是HTV和矽油,均佔27%的比例,其次是中間體佔12%的比例。107膠佔9%;RTV佔8%;110膠佔5%;乳液佔6%;LSR佔4%;矽樹脂僅佔2%。
圖8 2013年中國聚矽氧烷進口分品種統計(實物量)
2013年中國聚矽氧烷進口來源見圖9所示。2013年,中國進口的聚矽氧烷主要來自德國、日本、美國、泰國、韓國,其中來自德國、美國的聚矽氧烷比例同比提高;來自韓國的比例下降。
圖9 2013年中國初級形狀的聚矽氧烷進口來源地
【消費情況】
自2012年以來,受全球經濟的影響,中國聚矽氧烷的消費進入緩慢增長階段。聚矽氧烷的價格整體呈下滑趨勢,上遊單體產能過剩矛盾突出,生產較為集中,下遊產品生產較為分散。2013年,中國聚矽氧烷產品表觀消費量為68.7萬噸,同比增長11.0%,與2012年相當。2006~2013中國聚矽氧烷消費年均增長率為15.1%。綜合多方面因素,我們略微下調了未來聚矽氧烷的消費預期。預測到2018年,中國聚矽氧烷消費量將達到116.1萬噸,2013~2018年期間年均增長11.1%。2006~2013年中國聚矽氧烷消費增長情況及預測如表6所示。
表6 2006~2013年中國聚矽氧烷消費增長情況及預測
2013年,中國經濟增速進一步下滑,有機矽行業產能過剩進一步加劇,歐美需求不振,致使聚矽氧烷整體消費遭受影響,需求疲軟,行業整體更加低迷。嚴厲的房地產調控政策,為未來的趨勢發展帶來很大的不明朗性,傳統行業如紡織增速下滑。
據統計,2013年,中國聚矽氧烷消費量約為68.7萬噸,同比增長11.0%,是近幾年最低增速。其中,高溫矽橡膠、液體矽橡膠、室溫膠、矽油、矽樹脂分別佔聚矽氧烷消費總量的約34%、 2%、 34%、 26%、4%。具體如圖10所示。
圖10 2013年中國聚矽氧烷在各領域的消費比例
中國矽氧烷表觀消費量與國民經濟增速特別是出口貿易有很強的關聯性,近幾年聚矽氧烷的消費增速走勢基本與GDP增速和出口額增速保持一致。近幾年,中國有機矽行業發展進入成熟期,因此GDP增速與聚矽氧烷表觀消費增速的差距正在逐漸縮小。2013年中國GDP增速為7.7%,聚矽氧烷消費增速為11.0%,國內出口總值增長率為7.9%。與此同時,世界各地矽氧烷消費增長緩慢,中國在世界聚矽氧烷消費市場中的份額持續提高,至2013年中國聚矽氧烷消費量已佔世界聚矽氧烷消費量的42.4%,同比提高2.2個百分點。
2001~2013年中國聚矽氧烷表觀消費量增長趨勢與GDP增速、出口貿易增速對比見圖11。
圖11 2001~2013年中國聚矽氧烷消費量與GDP、出口增速對比
2013年,中國聚矽氧烷消費比例最大的是建築、電子/小家電領域,分別佔矽氧烷消費總量的24%、20%,紡織、電力、個人護理品行業分別佔10%、14%、6%,醫療、交通、新能源及日用品等的消費佔比均在2%~3%,顯示仍有較大的發展空間。
圖12 2013年中國聚矽氧烷下遊消費領域
【技術進步】
有機矽單體生產技術差距主要體現在二甲基二氯矽烷選擇性、物耗、能耗及副產品的綜合利用等方面,並進一步體現在原料成本上。
流化床生產得到二甲基二氯矽烷的同時,同時得到一甲、三氯氫矽、高沸物等副產品,合理利用粗矽烷等生產過程中的副產品,達到綜合效益最大化尤為關鍵。一甲可轉化為氣相白炭黑;三氯氫矽可提純還原制多晶矽、單晶矽;高沸可歧化成二甲、含氫等。副產的氯化氫與二甲基二氯矽烷水解時生成的氯化氫一起用於生產氯甲烷。
目前國內單體廠商都已關注副產物處理問題,並因此興起了一批氣相白炭黑生產企業。提高企業副產物綜合利用水平的主要難度一是技術來源,二是處理規模偏小,經濟性較差;三是運輸成本較高,難以集中處理。國內外單體及矽氧烷生產技術經濟指標對比見表7。
表7 國內外甲基氯矽烷生產的主要技術經濟指標對比
聚矽氧烷具有上遊單體集中生產、下遊分散深加工的特點,上下遊有明顯區別。聚矽氧烷下遊產品開發,由於面向不同行業,客戶需求千差萬別,重點在配方與材料性能技術,需要對應用有深入的了解。因此生產有機矽下遊產品需要大量投入和長期積累才能在高端消費領域站穩腳跟。聚矽氧烷下遊產品分支較多,綜合可分為三大類:矽橡膠、矽樹脂、矽油。目前矽橡膠、矽油領域已得到舉足輕重的發展,矽樹脂處於初級發展階段,技術壁壘是關鍵。
【發展趨勢】
預計未來5年,在聚矽氧烷眾多的下遊應用領域中,建築、電子、紡織等傳統領域需求基本穩固;電力、新能源、個人護理用品等需求增速將加大,醫療、交通、日用消費品等的新興需求不斷拓寬。2013~2018年中國聚矽氧烷供需預測見表8。
表8 2013~2018年中國聚矽氧烷表觀消費量統及預測
展望2014年,世界經濟有望逐步走出國際金融危機陰影,經濟復甦總體趨於改善,GDP增速預計好於2013年。OECD預計,2014年,世界經濟增速將為3.6%。IMF預計,2014年發達經濟體經濟增勢有望持續,或增長2%。其中,美國經濟將增長2.6%;歐元區觸底回升,增長率將達1%;日本後續動力可能減弱,增長率預計為1.2%;新興經濟體和發展中經濟體增長5.1%,略好於2013年,印度、俄羅斯經濟增速從前幾年的6%~8%回落至3%~5%。
2014年,中國經濟發展具有基本面良好、外部環境趨於改善、市場預期好轉等有利條件。中西部承接產業轉移步伐進一步加快;高技術產業(製造業)和戰略性新興產業繼續保持較快增長;技術創新投入增長將保持兩位數;新能源汽車產銷將迎來較快增長;房地產行業迎來低速增長期。2013年,中國聚矽氧烷產能為99.6萬噸/年,產量為64.1萬噸,整體開工率64.4%。有機矽單體呈過剩狀態,即便如此,未來幾年仍有約128萬噸/年的單體裝置計劃興建,去除部分淘汰裝置和擱置項目,預計將至少增加80萬噸/年的產能,這對於已經萎靡的市場是一個天文數字。
綜合以上分析,2014年受國內外經濟環境帶動,有機矽下遊市場需求仍將穩步增長,市場供應過剩, 2014年有機矽市場價格整體將走下滑路線,有機矽供大於求的局面愈演愈烈。預計2014年DMC價格將下滑至16000元/噸,個別廠家下滑至15500元/噸。2014~2016年,國內DMC價格將會穩定在15500~16700元/噸,每噸產品利潤繼續下滑,生產企業將依靠銷量和下遊產品生存。