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我國有機硅膠產品行業鏈發展狀態分析(上)

文章出處:廣東帝博科技有限公司 人氣:-發表時間:2019-06-08

1 有機硅產業鏈的構成

1.1 產業鏈構成

有機硅產業鏈由原料、單體、中間體、深加工產品四個環節組成。

(1)生產有機硅的基礎原料主要有金屬硅、甲醇、氯化氫及其他配合劑。

最重要的有機硅單體是甲基氯硅烷,占單體總量的90%以上,是整個有機硅工業的基礎和支柱。

(2)有機硅中間體主要有各種硅氧烷環體及基礎硅油、硅橡膠產品基礎膠料等。

(3)由有機硅單體及其中間體出發,經不同反應,或添加各類填料及助劑,進一步加工成硅油、硅橡膠、硅樹脂等各種終端產品。

(4)硅烷偶聯劑和氣相法白炭黑是兩大類特殊的硅化學品,它們不但是硅橡膠的重要添加劑和改性劑,還廣泛用于其它許多行業。有機硅產業鏈構成如圖1所示。


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1 有機硅產業鏈構成示意

1.2 有機硅材料的特點

聚二甲基硅氧烷的結構式如下:

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其中n為二甲基硅烷聚合度。當n<3 000,聚二甲基硅氧烷被稱為硅油;粘度為0.65~1 000 cSt沲的硅油稱為低粘度硅油;粘度為1000~500 000 cSt的硅油稱為高粘度硅油;粘度>500 000 cSt的硅油稱為特種硅油;當n在3 000~10 000時,聚二甲基硅氧烷被稱為硅膠,是硅橡膠的基本材料。當n>10 000并且是高度交聯的聚合物時,聚二甲基硅氧烷被稱為硅樹脂。

有機硅分子主鏈柔順,側基或端基多樣化,是一種分子水平上的有機/無機雜化材料,兼具高分子易設計加工和無機材料的高穩定性特點,多種性能優良,對復雜甚至苛刻的應用環境具有良好的適應性。有機硅材料特點如圖2所示。


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2 有機硅材料特點示意

2 有機硅產品用途

2.1 硅樹脂是我國首先研制成功的有機硅膠產品

硅樹脂是我國首先研制成功的有機硅產品,曾用于朝鮮戰場武器裝備防潮及飛機尾部噴管耐高溫涂料、應用于天安門廣場人民英雄紀念碑的防潮處理、水輪發電機等。

武漢大學先后研發的用于毛主席水晶棺表面涂層保護的有機硅防霧劑、原子彈爆炸高空及地下攝影儀鏡頭保護材料、航空彩色錄像磁粉用有機硅改性材料、通訊衛星專用計算機磁記錄材料等都是有機硅材料。

2.2 有機硅產品的廣泛應用

(1)建筑:建筑密封膠。防水施工作為表面處理劑用于磚、瓦、天然石、石膏、水泥、陶瓷等建筑材料的表面處理,以及地下室、游泳池、水塔、隧道等工程的防水處理。耐高溫、耐氧化、耐潮濕、耐極端溫度、耐化學性等特性,可以保證建筑在風吹雨淋的情況下,有十年以上的良好密封效果。

(2)電子電器:電腦器件的各種結構性粘接密封、LED燈封裝。有機硅密封膠保護敏感的電子組件及元件免受外界污染或移動的影響。

(3)航空航天:用于儀表油、阻尼油、特種液壓油、高級涂層等。“這只是我一個人的一小步,但卻是整個人類的一大步。”這句話隨著1969年美國登月的成功而為全世界人民所熟知,美國宇航員阿姆斯特朗在月球表面留下了人類的第一個腳印,他當時所穿靴子的靴底材質就是由道康寧公司生產的有機硅橡膠。

(4)日化:有機硅用于化妝品最早是從1950年道康寧公司生產的擦手霜開始的。而今,有機硅已成功地應用到香水、發蠟、護發素、唇膏、剃須膏、去臭汗劑、眼影膏、指甲油和防曬油等化妝品領域,品類多達數百種。

(5)紡織印染:聚二甲基硅氧烷作為最早的印染助劑用有機硅,大大提高了衣物的耐洗性;羥基聚硅氧烷則提高了衣物的抗皺性;聚醚改性有機硅則提高了布料的抗靜電能力。氨基改性有機硅柔軟劑具有使織物染色增深效果。

(6)汽車:有機硅密封膠可以保證車燈擁有更好的氣密性、透光度;灌封膠材料是汽車電子裝置中的最主要用膠,保護發動機控制模塊、點火線圈、整流器;有機硅添加劑可長期降低PC/ABS零部件內的摩擦系數,避免汽車座艙內的噪聲。一輛車至少含有約3 kg聚硅氧烷。

(7)食品級硅橡膠:奶嘴、嬰兒勺等。

(8)飲食:硅樹脂油紙具有不粘連、防水、防油以及高耐熱(230℃)等特性。

(9)醫療:硅橡膠材料具有良好的生物相容性,包括生理惰性和無毒等特點,與人體組織接觸不易發生不良反應等特點,因此,有機硅橡膠在醫療領域具有廣泛的應用。目前,硅橡膠主要用在醫療器械、口腔材料、人造器官、組織替代品等方面。

硅橡膠材料用作醫用導管,例如胃管、減壓管、毛細引流管、腹腔引流管以及導尿管等。病人在做胃鏡時,會先喝一種液體,就含有硅油。因為胃腔和腸道含有大量氣泡和黏膜,而硅油具有消泡作用,可以使胃鏡檢查更為準確。

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3 有機硅產業現狀及特點

3.1 有機硅產業取得重大成就

我國研發有機硅產品是從1951年開始,主要為解決朝鮮戰場上通訊器材設備防潮問題。我國有機硅行業經過60多年的發展,特別是改革開放40年的迅猛發展,有機硅產業取得重大成就。

3.1.1 我國已成為世界有機硅產業的最大原料基地

在有機硅單體的生產中,金屬硅塊超過原料成本的一半以上。自1986年我國開始批量生產金屬硅,經過30多年的發展,已在數量、品種、質量及成本控制等方面取得了很大進展。金屬硅塊主要集中在新疆、云南、四川、湖南等電力資源較為豐富的地區,主要生產企業有合盛硅業股份有限公司、云南永昌硅業股份有限公司、新疆東方希望有色金屬有限公司等。2017年我國金屬硅產能約460萬t/a,產量約為230萬t/a,占全球總產量的2/3。2013年金屬硅取消出口關稅后,金屬硅出口量大幅增長,2013—2016年,出口量都在77萬噸以上。2017年我國出口金屬硅83.8萬t,出口量占當年產量的36%。這使得我國有機硅產業擁有重要的原料優勢。

3.1.2 我國已成為有機硅材料最大生產國和消費國

截止到2017年,全球有機硅單體生產能力已達到538萬t/a(甲基氯硅烷),其中,我國278.5萬t/a(含外資和合資企業產能),約占全球總產能的52%。

2009年我國有機硅材料消費量(折合硅氧烷)超過40萬t,超過美國成為有機硅材料最大消費國;2017年,我國硅氧烷產能超過全球總量的一半,產量和消費量約占全球總量的40%,年銷售額超過450億元。最近十年,我國有機硅消費年均增長率約17%,為全球平均值的3倍,已成為全球最大的有機硅生產國和消費國。由于我國電子電器等有機硅下游產品大量出口,所以我國單位GDP的有機硅材料消費量遠遠超過發達國家;電子電器行業用有機硅材料主要是硅橡膠,目前我國有機硅材料消費中硅橡膠的比例超過70%,遠遠超過發達國家平均大約40%的消費比例,如圖3所示。

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3 我國及發達國家聚硅氧烷消費結構對比示意

3.1.3 我國有機硅單體生產在重要技術上取得突破

經過多年的努力,我國已掌握了15萬t/a及以上單套有機硅單體裝置設計、運行技術,部分生產企業通過多年摸索,在流化床設計、催化劑、硅粉和周期控制方面取得一定進步。能耗、收率及選擇性等顯著改善,少數企業自主完成裝置改擴建,并取得了良好的運行效果,部分裝置成本水平接近外資在華同類裝置。所采用的催化劑體系與國外相同,流化床反應器的直徑已達4m,二甲基二氯硅烷的選擇性平均在83%以上。盡管二甲基氯硅烷的選擇性與國外相比仍存在一定的差距,但通過管理和其他手段,有機硅單體的生產成本仍具有競爭能力,國內外技術比較詳見表1。

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注:①國內各廠家水平不一,各有特點,也各有弱點,沒有一家是各項指標均領先者。②本指標是國內水平的綜合:二甲選擇性83%~85%,硅單耗0.26 t/t,氯甲烷單耗0.87 t/t,銅單耗0.005 t/t,水解/裂解收率96%,氯甲烷合成甲醇單耗0.68 t/t,氯化氫單耗0.88 t/t,每噸粗單體得DMC/D4為0.4185 t。

我國甲基氯硅烷生產企業加大技術投入,在二甲基二氯硅烷選擇性、觸體產率、原材料消耗等方面有了明顯進步。不少企業通過技術改造將流化床反應器設計產能提高到15萬t/a,大幅度提高了生產效率;積極采用二甲濃酸加壓水解、水解物線環分離、高沸裂解、低沸歧化等新技術、新工藝,提高了原材料和副產物的有效利用率。

3.1.4 我國有機硅產業注重節能減排和綠色發展

近年來,我國有機硅企業更加重視清潔生產和安全環保工作,社會責任意識進一步提高。全行業安全環保事故明顯減少,未發生重大安全環保事故;采用新技術、新工藝,強化循環利用,減少了原材料消耗;制定了《有機硅環體單位產品能源消耗限額》國家標準,各企業通過工藝過程優化等措施,有效減少了能源消耗,“十二五”末單位硅氧烷能耗較“十一五”末降低了10%以上。

3.1.5 我國有機硅單體及基礎聚合物供應充足,多省份組建產業技術創新戰略聯盟

(1)通過國家產業政策的宏觀調控和市場調節,有機硅單體大規模重復建設的勢頭得到有效遏制,通過合并和轉產,產能集中度有所提高。

(2)110硅橡膠、107硅橡膠及二甲基硅油等基礎聚合物生產逐步向單體生產企業集中,裝置規模越來越大,自動化程度越來越高,有利于發揮單體企業的整體優勢,降低生產成本,提高質量穩定性。

(3)有機硅單體和基礎聚合物供應充足,價格低廉,為有機硅材料的大量應用創造了良好的條件。下游產品開發將提速,進一步推動市場需求,拓展應用領域。

(4)積極開展有機硅替代石油基合成材料研究,在密封材料、導熱和絕緣材料以及對通用橡膠和塑料的改性方面取得了較大進展。有機硅及其改性材料、復合材料將加快對石油基合成材料的替代,發展潛力巨大。

(5)有機硅材料的重要性逐漸得到地方主管部門的重視,為加強行業管理,促進行業健康發展,浙江、廣東、四川、山東等主要有機硅生產地區組建了有機硅行業協會或產業技術創新戰略聯盟。

3.2 有機硅產業鏈特點

3.2.1 有機硅產業鏈主要產品現狀

有機硅產業鏈主要產品現狀,詳見表2。


此文關鍵詞:硅膠產品,硅膠制品,硅橡膠制品,有機硅產品

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