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    • 瞩目我国有机硅

      日前,成都硅宝科技董事长王跃林告诉中国工业报记者,中国有机硅工业起步于20世纪50年代初,经过几代人的努力,特别是经过了“十一五”和“十二五”的高速发展,无论是在规模上还是在技术上都取得了令人瞩目的成就。中国已建成从基础原材料、有机硅单体、中间体到各类终端产品生产,从有机硅教学、科研、工程化开发和设计到加工助剂、专用设备、分析检测、自动控制、仓储物流、安全环保等相关产业配套齐全的有机硅工业体系。

      2015年,中国硅氧烷产能超过全球总量的一半,产量和消费量约占全球总量的40%,年销售额超过400亿元。中国已成为全球最大的有机硅生产国和消费国。

      用途与特性

      王跃林说,有机硅材料具有极好的耐天候老化性能,可在自然环境下使用20年以上;有机硅橡胶能在-60℃~250℃宽温域内保持弹性,特殊品种更可在-120℃极低温和400℃高温下保持弹性,是唯一具有如此宽广温度适应范围的橡胶材料;有机硅材料具有极佳的电气绝缘性能,同时还能通过填充体系的调整,变成导电材料和导热材料;有机硅具有有机合成材料中最好的生理相容性,可与人体长期接触而无毒副作用、无刺激性;有机硅化合物及其高分子材料表面性能独特,可作为表面活性剂、防水剂、高分子材料加工助剂等广泛使用;有机硅材料特殊的分子结构赋予其广泛的可设计性,可以适应各行业不同的个性化需求,而且是唯一不依赖于石油资源的合成高分子材料。

       因此,有机硅材料是现代工业,特别是高技术产业具有不可替代作用的一类新材料,而且是最具有资源优势的合成新材料。经过几十年的发展,随着社会进步和经济发展对高性能材料需求的增长,有机硅材料已广泛应用于航空航天、电子信息、电力电/器气、建筑工程、纺织服装、石油化工、生物医药、农业水利、环境保护、新能源、现代交通、机械、食品、室内装修、日化和个人护理用品等几乎所有的工业领域和高新技术产业。有机硅材料的应用,促进了许多领域的技术变革。世界有机硅工业已发展成为产品牌号上万种,年销售额超过200亿美元的重要的化工新材料产业。

       产业链四个环节

      有机硅产业链由原料、单体、中间体、深加工产品四个环节组成,生产有机硅的基础原料主要有金属硅、甲醇、氯化氢及其他配合剂。最重要的有机硅单体是甲基氯硅烷,占单体总量的90%以上,是整个有机硅工业的基础和支柱;有机硅中间体主要有各种硅氧烷环体及其基础硅油、硅橡胶基础胶料等;由有机硅单体及中间体出发,经不同反应,或添加各类填料及助剂,进一步加工成硅油、硅橡胶、硅树脂等各种终端产品;硅烷偶联剂和气相法白炭黑是两大类特殊的硅化学品,它们不但是硅橡胶的重要添加剂和改性剂,还广泛用于其它许多行业。

          甲基氯硅烷

          制备有机硅材料离不开有机硅单体,甲基氯硅烷是最重要也是用量最大的有机硅单体,其生产水平和装置规模是衡量一个国家有机硅工业技术水平的重要依据。

      “十二五”期间,通过产业结构调整及市场调节,我国甲基氯硅烷产能过快扩张的势头得到有效遏制。2015年末,全国共有甲基氯硅烷生产企业13家,较“十一五”末减少2家,总产能267万吨/年,较“十一五”末增长57%;产量193万吨,较“十一五”末增长了127%。

      “十二五”期间,我国甲基氯硅烷生产企业加大了技术投入,在二甲基二氯硅烷选择性、触体产率、原材料消耗等方面有了明显进步。不少企业通过技术改造将原设计产能为6万吨/年的流化床反应器提高到8~10吨/年,大幅度提高了生产效率;积极采用二甲浓酸加压水解、水解物线环分离、高沸裂解、低沸歧化等新技术、新工艺,提高了原材料和副产物的有效利用率。

      苯基氯硅烷

      苯基氯硅烷是制备高性能有机硅聚合物的重要单体之一,它对改善有机硅氧烷的性能,特别是对提高有机硅产品的耐温性、与有机材料的相容性、化学稳定性、折光率、耐辐射等有明显作用,在有机硅单体中,其用量和重要性仅次于甲基氯硅烷。

      受LED、光伏等新兴产业快速发展的影响和带动,“十二五”期间,苯基氯硅烷的需求量越来越大,产能从“十一五”末的5000吨/年增加到15000吨/年,最大单机规模达到5000吨/年。2015年我国苯基氯硅烷产量超过5000吨。

      乙烯基类硅烷

      乙烯基类硅烷包括甲基乙烯基二氯硅烷、乙烯基三氯硅烷及其烷氧基硅烷、乙烯基双封头等,是生产硅橡胶、交联聚乙烯、硅丙乳液、无机材料表面改性及其他高分子材料改性的重要原料。到2015年底,我国乙烯基类硅烷总产能约25000吨,产量约12000吨,其中乙烯基三甲氧基硅烷量最大,约占总量的80%。“十二五”期间,我国乙烯基三甲氧基硅烷生产技术取得了长足进步,其品质已达到国际先进水平,生产成本也具有明显的竞争优势。在满足国内有机硅下游产品多样化、高性能发展及其他行业需要的同时,还大量出口,成为我国有机硅行业具有较强国际竞争力的产品之一。

      硅橡胶

      硅橡胶按照硫化温度分为热硫化(HTV)硅橡胶和室温硫化(RTV)硅橡胶两大类,是有机硅产量最大的种类,目前我国硅橡胶消费量约占有机硅材料总量的72%。

      我国热硫化硅橡胶的主要品种为甲基乙烯基硅橡胶,应用十分广泛;苯基硅橡胶和氟硅橡胶等特种硅橡胶产量很低,总量约1000吨/年,主要用于航空航天、LED及部分特殊场合。甲基乙烯基硅橡胶生胶规模以上生产企业与“十一五”末相比数量上没有大的变化,约30余家,但随着有机硅单体企业纷纷扩大生产能力,产能集中度越来越高。

      混炼硅橡胶及其制品品种多样,灵活多变,生产分散,生产企业无法准确统计,估计有数百家。热硫化硅橡胶的传统应用领域包括电子、电器/气、机器设备、厨卫家居、汽车等领域。近几年,随着我国高速铁路和轨道交通的迅猛发展,带动了热硫化硅橡胶在这一领域的应用;硅橡胶在医疗卫生和居家用品方面的用量逐年增加;在替代三元乙丙橡胶用于幕墙、门窗密封方面取得了重大进展。

      2015年我国热硫化硅橡胶产能约80万吨/年,产量约60万吨。

      “十二五”期间房地产业仍然是室温硫化硅橡胶的主要应用领域,电子、电器/气、汽车、轨道交通及新能源领域的需求稳步增长,使室温硫化硅橡胶在有机硅行业继续保持了用量最大的地位。2015年我国室温硫化硅橡胶生产企业不少于500家,总产能超过100万吨/年,产量约80万吨。建筑用硅酮结构密封胶合格生产企业达到83家,较“十一五”末增加了32家。

      “十二五”期间中国房地产行业经历了一个由快速增长到阶段性调整的变化,2011~2013年,建筑用硅酮密封胶用量年均增长率约20%,2014年以后增幅明显放缓。在此形势下,企业更加重视新产品开发和产品质量,在生产设备的先进性和自动化程度方面也有很大的提高,5000吨/年以上的连续化生产线成为骨干企业的主流生产设备,最大单套产能达到10000吨/年,实现了硅酮建筑密封胶生产方式质的飞跃,行业整体技术水平有了较大提高。

      除硅酮建筑密封胶外,室温硫化硅橡胶继续保持在电子、电器/气、按键、模具、医疗卫生等传统产业的应用和稳定增长,在汽车、新能源和环保产业的应用也得到了长足发展,占比越来越大,估计已超过15%。各种绝缘、减震、阻燃、导热等有机硅密封胶在LED照明和各类电源上获得了大量使用;单、双组分液体硅橡胶广泛用于太阳能电池板的边框粘接、接线盒的绝缘、防潮和耐候密封;针对烟气脱硫防腐工程开发的具有耐酸、耐热、阻燃特性有机硅烟囱胶正成为电厂环保的关键材料之一。

      硅油

      硅油类产品形态多样,品种繁多,主要用于纺织、日化、加工助剂、表面处理和消泡等领域。“十二五”期间我国硅油的生产和应用都取得了较大进步,品种更加丰富,并建成了国内首条万吨级连续化硅油生产线,硅油在有机硅中的消费比例有明显提高。2015年我国硅油及其二次加工品生产企业超过200家,总产能(折合100%硅氧烷)约30万吨/年,产量约24万吨。产量最大的是二甲基硅油,其次为含氢硅油,产量约3万吨。

      纺织行业仍然是硅油的最大消费领域,从二甲基硅油到氨基硅油等改性硅油,从纤维油剂、印染助剂到织物整理剂,涉及面广,用量大,估计2015年我国纺织行业消耗硅油约8万吨;二甲基硅油、羟基硅油及含氢硅油大量用于室温硫化硅橡胶、热硫化硅橡胶、加成型硅橡胶及其它橡塑产品的加工,消费量超过10万吨/年;得益于硅油优异的生物相容性,在日用化学品中的用量越来越大,估计年用量约2万吨;轮胎行业也是硅油的重要应用领域,消耗有机硅脱模剂折硅油约1万吨/年;生产聚氨酯泡沫的匀泡剂及造纸、食品、环保等产业的消泡剂消耗硅油约2万吨;苯基硅油的产量仍然不大,主要用于大型电力电容器的绝缘浸渍剂,高温热载体、高真空行业及化妆品行业,目前年消耗量约5000吨。总体来讲,我国与欧美、日本等发达国家相比,硅油消费量还处于较低水平,增长空间较大。

      硅树脂

      与硅橡胶和硅油相比,我国硅树脂产量要低得多,约占有机硅总产量的2%,“十二五”期间仍然没有突破性进展。我国专业生产硅树脂的企业很少,主要依托在油漆、涂料或绝缘材料厂生产,产品以甲基、苯基硅树脂为基料的绝缘漆、耐热涂料、云母粘接剂等为主。估计2015年我国硅树脂总产能约3万吨/年,产量约1.6万吨,消费量约2万吨。

      “十二五”期间,LED和光伏产业的强劲需求带动了苯基硅树脂和MQ硅树脂的发展,生产技术水平和产品质量有了很大进步,市场竞争力进一步提高;有机硅改性环氧和聚酯等合成树脂的研究比较活跃,在电子电器等领域应用效果明显,预计会有较好的发展前景;用于建筑外墙涂料的有机硅改性丙烯酸涂料(硅丙涂料)在我国研究起步较早,研究成果也比较多,但应用推广效果还不理想。随着我国加大环境治理力度,空气质量逐渐好转,环境友好的硅丙涂料在建筑领域会有好的表现,有望成为硅树脂的重要应用领域。

      硅烷偶联剂

      硅烷偶联剂广泛用于有机聚合物及其复合材料的改性、无机材料的表面改性,起偶联、粘接促进、表面保护、改变表面活性等作用;硅烷交联剂主要用于缩合型室温硫化硅橡胶的交联反应使其形成网状结构的弹性体。重要的硅烷偶联剂有含硫、氨基、不饱和基等硅烷,重要的硅烷交联剂有脱酮肟型、脱醋酸型、脱醇型等硅烷。

      “十二五”期间我国硅烷偶联剂和交联剂行业延续了“十一五”的发展势头,产量快速增长,品种不断丰富,技术水平进一步提升。随着中国硅烷偶联剂和交联剂质量的提高,市场竞争力不断增强,产品不仅在国内占据主导地位,还是我国出口量最大的有机硅产品,已成为全球硅烷偶联剂和交联剂的主要供应基地。

      2015年我国约有近100家硅烷偶联剂和交联剂生产企业,总产能超过50万吨,产量约35万吨(含中间体),十二五期间年均增长率超过20%,是有机硅行业增幅最大的品种。

      气相法白炭黑

      气相法白炭黑又名气相二氧化硅,是由氯硅烷(主要是四氯化硅和甲基三氯硅烷)在氢氧焰中高温水解而得到的原生态粒径为纳米级的无定形二氧化硅,比表面积大,表面活性高,广泛用于硅橡胶、胶粘剂、密封剂、涂料、油漆、油墨、塑料和隔热材料等行业,起补强、增稠、触变、消光、隔热等作用。

      2015年我国含外资企业在内共有20多家气相法白炭黑生产企业,总产能约12万吨/年,产量约6.2万吨,表观消费量约6万吨。

      “十二五”期间我国气相法白炭黑在产业布局和产能、产品质量上都取得了长足进步,亲水产品性能与国外产品的差距逐渐缩小,在某些领域例如硅橡胶、油墨涂料等行业的应用具备完全替代国外产品的竞争力;疏水产品研究取得了突破,产业化取得较大进展;修订了《GB/T 20020:2013 气相二氧化硅》国家标准,使我国气相法白炭黑在产品标准化方面走在国际前列。

      气相法白炭黑的生产与有机硅和多晶硅产业有密切关系,国内不少有机硅和多晶硅企业基于资源综合利用目的配套建设了气相法白炭黑生产装置,成为硅产业循环经济的一大亮点。由于资源、环境等方面的原因,外国公司加快了在中国的投入,全球四大气相法白炭黑生产商有三家在华建立了独资或合资企业,其产能在“十二五”期间翻了一番。


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