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我国有机硅胶产品行业链发展状态分析(上)

文章出处:澳门新濠天地娱乐 人气:-发表时间:2019-06-08

1 有机硅产业链的构成

1.1 产业链构成

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。

(1)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。

(2)有机硅中间体主要有各种硅氧烷环体及基础硅油、硅橡胶产品基础胶料等。

(3)由有机硅单体及其中间体出发,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。

(4)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。有机硅产业链构成如图1所示。


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1 有机硅产业链构成示意

1.2 有机硅材料的特点

聚二甲基硅氧烷的结构式如下:

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其中n为二甲基硅烷聚合度。当n<3 000,聚二甲基硅氧烷被称为硅油;粘度为0.65~1 000 cSt沲的硅油称为低粘度硅油;粘度为1000~500 000 cSt的硅油称为高粘度硅油;粘度>500 000 cSt的硅油称为特种硅油;当n在3 000~10 000时,聚二甲基硅氧烷被称为硅胶,是硅橡胶的基本材料。当n>10 000并且是高度交联的聚合物时,聚二甲基硅氧烷被称为硅树脂。

有机硅分子主链柔顺,侧基或端基多样化,是一种分子水平上的有机/无机杂化材料,兼具高分子易设计加工和无机材料的高稳定性特点,多种性能优良,对复杂甚至苛刻的应用环境具有良好的适应性。有机硅材料特点如图2所示。


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2 有机硅材料特点示意

2 有机硅产品用途

2.1 硅树脂是我国首先研制成功的有机硅胶产品

硅树脂是我国首先研制成功的有机硅产品,曾用于朝鲜战场武器装备防潮及飞机尾部喷管耐高温涂料、应用于天安门广场人民英雄纪念碑的防潮处理、水轮发电机等。

武汉大学先后研发的用于毛主席水晶棺表面涂层保护的有机硅防雾剂、原子弹爆炸高空及地下摄影仪镜头保护材料、航空彩色录像磁粉用有机硅改性材料、通讯卫星专用计算机磁记录材料等都是有机硅材料。

2.2 有机硅产品的广泛应用

(1)建筑:建筑密封胶。防水施工作为表面处理剂用于砖、瓦、天然石、石膏、水泥、陶瓷等建筑材料的表面处理,以及地下室、游泳池、水塔、隧道等工程的防水处理。耐高温、耐氧化、耐潮湿、耐极端温度、耐化学性等特性,可以保证建筑在风吹雨淋的情况下,有十年以上的良好密封效果。

(2)电子电器:电脑器件的各种结构性粘接密封、LED灯封装。有机硅密封胶保护敏感的电子组件及元件免受外界污染或移动的影响。

(3)航空航天:用于仪表油、阻尼油、特种液压油、高级涂层等。“这只是我一个人的一小步,但却是整个人类的一大步。”这句话随着1969年美国登月的成功而为全世界人民所熟知,美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下了人类的第一个脚印,他当时所穿靴子的靴底材质就是由道康宁公司生产的有机硅橡胶。

(4)日化:有机硅用于化妆品最早是从1950年道康宁公司生产的擦手霜开始的。而今,有机硅已成功地应用到香水、发蜡、护发素、唇膏、剃须膏、去臭汗剂、眼影膏、指甲油和防晒油等化妆品领域,品类多达数百种。

(5)纺织印染:聚二甲基硅氧烷作为最早的印染助剂用有机硅,大大提高了衣物的耐洗性;羟基聚硅氧烷则提高了衣物的抗皱性;聚醚改性有机硅则提高了布料的抗静电能力。氨基改性有机硅柔软剂具有使织物染色增深效果。

(6)汽车:有机硅密封胶可以保证车灯拥有更好的气密性、透光度;灌封胶材料是汽车电子装置中的最主要用胶,保护发动机控制模块、点火线圈、整流器;有机硅添加剂可长期降低PC/ABS零部件内的摩擦系数,避免汽车座舱内的噪声。一辆车至少含有约3 kg聚硅氧烷。

(7)食品级硅橡胶:奶嘴、婴儿勺等。

(8)饮食:硅树脂油纸具有不粘连、防水、防油以及高耐热(230℃)等特性。

(9)医疗:硅橡胶材料具有良好的生物相容性,包括生理惰性和无毒等特点,与人体组织接触不易发生不良反应等特点,因此,有机硅橡胶在医疗领域具有广泛的应用。目前,硅橡胶主要用在医疗器械、口腔材料、人造器官、组织替代品等方面。

硅橡胶材料用作医用导管,例如胃管、减压管、毛细引流管、腹腔引流管以及导尿管等。病人在做胃镜时,会先喝一种液体,就含有硅油。因为胃腔和肠道含有大量气泡和黏膜,而硅油具有消泡作用,可以使胃镜检查更为准确。

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3 有机硅产业现状及特点

3.1 有机硅产业取得重大成就

我国研发有机硅产品是从1951年开始,主要为解决朝鲜战场上通讯器材设备防潮问题。我国有机硅行业经过60多年的发展,特别是改革开放40年的迅猛发展,有机硅产业取得重大成就。

3.1.1 我国已成为世界有机硅产业的最大原料基地

在有机硅单体的生产中,金属硅块超过原料成本的一半以上。自1986年我国开始批量生产金属硅,经过30多年的发展,已在数量、品种、质量及成本控制等方面取得了很大进展。金属硅块主要集中在新疆、云南、四川、湖南等电力资源较为丰富的地区,主要生产企业有合盛硅业股份有限公司、云南永昌硅业股份有限公司、新疆东方希望有色金属有限公司等。2017年我国金属硅产能约460万t/a,产量约为230万t/a,占全球总产量的2/3。2013年金属硅取消出口关税后,金属硅出口量大幅增长,2013—2016年,出口量都在77万吨以上。2017年我国出口金属硅83.8万t,出口量占当年产量的36%。这使得我国有机硅产业拥有重要的原料优势。

3.1.2 我国已成为有机硅材料最大生产国和消费国

截止到2017年,全球有机硅单体生产能力已达到538万t/a(甲基氯硅烷),其中,我国278.5万t/a(含外资和合资企业产能),约占全球总产能的52%。

2009年我国有机硅材料消费量(折合硅氧烷)超过40万t,超过美国成为有机硅材料最大消费国;2017年,我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450亿元。最近十年,我国有机硅消费年均增长率约17%,为全球平均值的3倍,已成为全球最大的有机硅生产国和消费国。由于我国电子电器等有机硅下游产品大量出口,所以我国单位GDP的有机硅材料消费量远远超过发达国家;电子电器行业用有机硅材料主要是硅橡胶,目前我国有机硅材料消费中硅橡胶的比例超过70%,远远超过发达国家平均大约40%的消费比例,如图3所示。

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3 我国及发达国家聚硅氧烷消费结构对比示意

3.1.3 我国有机硅单体生产在重要技术上取得突破

经过多年的努力,我国已掌握了15万t/a及以上单套有机硅单体装置设计、运行技术,部分生产企业通过多年摸索,在流化床设计、催化剂、硅粉和周期控制方面取得一定进步。能耗、收率及选择性等显著改善,少数企业自主完成装置改扩建,并取得了良好的运行效果,部分装置成本水平接近外资在华同类装置。所采用的催化剂体系与国外相同,流化床反应器的直径已达4m,二甲基二氯硅烷的选择性平均在83%以上。尽管二甲基氯硅烷的选择性与国外相比仍存在一定的差距,但通过管理和其他手段,有机硅单体的生产成本仍具有竞争能力,国内外技术比较详见表1。

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注:①国内各厂家水平不一,各有特点,也各有弱点,没有一家是各项指标均领先者。②本指标是国内水平的综合:二甲选择性83%~85%,硅单耗0.26 t/t,氯甲烷单耗0.87 t/t,铜单耗0.005 t/t,水解/裂解收率96%,氯甲烷合成甲醇单耗0.68 t/t,氯化氢单耗0.88 t/t,每吨粗单体得DMC/D4为0.4185 t。

我国甲基氯硅烷生产企业加大技术投入,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流化床反应器设计产能提高到15万t/a,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。

3.1.4 我国有机硅产业注重节能减排和绿色发展

近年来,我国有机硅企业更加重视清洁生产和安全环保工作,社会责任意识进一步提高。全行业安全环保事故明显减少,未发生重大安全环保事故;采用新技术、新工艺,强化循环利用,减少了原材料消耗;制定了《有机硅环体单位产品能源消耗限额》国家标准,各企业通过工艺过程优化等措施,有效减少了能源消耗,“十二五”末单位硅氧烷能耗较“十一五”末降低了10%以上。

3.1.5 我国有机硅单体及基础聚合物供应充足,多省份组建产业技术创新战略联盟

(1)通过国家产业政策的宏观调控和市场调节,有机硅单体大规模重复建设的势头得到有效遏制,通过合并和转产,产能集中度有所提高。

(2)110硅橡胶、107硅橡胶及二甲基硅油等基础聚合物生产逐步向单体生产企业集中,装置规模越来越大,自动化程度越来越高,有利于发挥单体企业的整体优势,降低生产成本,提高质量稳定性。

(3)有机硅单体和基础聚合物供应充足,价格低廉,为有机硅材料的大量应用创造了良好的条件。下游产品开发将提速,进一步推动市场需求,拓展应用领域。

(4)积极开展有机硅替代石油基合成材料研究,在密封材料、导热和绝缘材料以及对通用橡胶和塑料的改性方面取得了较大进展。有机硅及其改性材料、复合材料将加快对石油基合成材料的替代,发展潜力巨大。

(5)有机硅材料的重要性逐渐得到地方主管部门的重视,为加强行业管理,促进行业健康发展,浙江、广东、四川、山东等主要有机硅生产地区组建了有机硅行业协会或产业技术创新战略联盟。

3.2 有机硅产业链特点

3.2.1 有机硅产业链主要产品现状

有机硅产业链主要产品现状,详见表2。


此文关键词:硅胶产品,硅胶制品,硅橡胶制品,有机硅产品

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