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有机硅市场及技术调研报告
有机硅市场及技术调研报告
二〇〇五年九月十四日
一、有机硅概述
1、概述
美国DowCorning公司于1943年建成全球第一套有机硅生产装置。
在有机硅产品销售额中硅氧烷（硅油、硅橡胶、硅树脂）占9成以上。
根据对硅氧烷的产量统计：
1947年为1000吨，1958年为1.12万吨,1968年为3.3万吨,1989年为30万吨,1997年为50万吨,2000年为85万吨。
中国的有机硅市场发展很快，以硅氧烷计2000年约有10万吨，硅油占45%，硅橡胶占39%，硅树脂占13%，以94年国内有机硅产品在各行业中的消费比例是：
建筑29.5%,纺织22.4%,电子电气19.7%,轻工10.5%,石油化工10.4%,交通机械4.6%,其它2.9%。
有机硅属合成树脂类化合物，在全球合成树脂类化合物的1亿吨总产量中仅占不到1%，但有机硅产品的销售额却高达65亿美元,占全球合成树脂总销售额（约800亿美元）的7%，属于典型精细化工产品。
2、有机硅定义
有机硅化合物，是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。
其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。
3、有机硅结构
（1）Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；
（2）C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；
（3）Si-O键长较长，Si-O-Si键键角大。
（4）Si-O键是具有50％离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。
由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。
随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。
4、有机硅分类
有机硅材料按其形态的不同，可分为硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、硅橡胶（高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶）、硅树脂和硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）四大类。
有机硅产品的基本结构单元（即主链）是由硅一氧链节构成的,侧链则通过硅原子与其它各种基因相连.因此在有机硅产品的结构既含有"有机基团"，又含有"无机结构"，这种特殊的组成及分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身，具有耐高低温、耐气候老化、电气绝缘、耐臭氧、憎水、难燃、无毒无腐蚀和生理惰性等许多优异性能。
与其它高分子材料相比，它最突出的性能是优良的耐温特性，介电性，生理惰性和低表面张力。
5、有机硅应用
有机硅产品主要分成硅油产品、硅橡胶产品、硅烷偶联剂及硅树脂四个品种。
它们广泛应用于人们日常生活中各个领域，如用于计算机、手机和各类电器键盘的导电按键、隐形眼镜、游泳镜和游泳帽、儿童用奶嘴、高层建筑玻璃墙的粘接剂、医用人造器官、皮革、高级织物整理剂等等。
由于有机硅的特殊性，它广泛运用于电子电气、建筑、化工、纺织、轻工、医疗等行业，应用有机硅的主要功能包括：
密封、粘接、润滑、涂层、绝缘、防潮防震、脱模、消泡等等。
6、在电子和仪表工业上的应用
①、用作光导纤维的涂覆保护材料
作为光纤涂层的涂料应具有以下性质：
折光系数比石英芯低，光导系数比较高，对石英有较高得粘接力，性质不受环境条件（如温度、相对湿度等）变化的影响，容易涂在石英芯上。
可作为光纤保护涂料的有聚酯、聚酰胺、脲醛树脂、糠醛树脂、丙烯酸、环氧树脂以及硅橡胶、硅树脂等。
有机硅光纤用补强涂料是以低温硫化硅橡胶为基胶，配合使用交联剂、抑制剂及催化剂等配制而成的。
该涂料透明度高，流动性好，硫化时不释放小分子，具有良好的机械强度并且耐热、耐寒、耐候、防潮、防震、无毒无腐蚀，是用作光纤涂层的理想涂料。
硅橡胶光纤保护涂料还有一个优点是易从光纤表面剥离做成光缆接线端，简化了在野外制备接头和终端的工艺，节省了安装费。
②、用于电子元器件的灌封和涂覆保护
室温硫化硅橡胶或有机硅凝胶用于电子电气元件的灌封，可以起到防潮、防尘、防腐蚀、防震的作用，并提高使用性能和稳定参数，而且其在硫化前是液体，便于灌注，使用方便。
应用有机硅凝胶进行灌封时，不放出低分子，无应力收缩，可深层硫化，无任何腐蚀，硫化后成透明弹性体，对胶层里所封装的元器件清晰可见，可以用针刺到里面逐个测量元件参数，便于检测与返修。
室温硫化的泡沫硅橡胶用于电子计算机内存储器磁芯板，经震动、冲击、冷热交变等多项测试完全符合要求。
加成型室温硫化硅橡胶的基础上制得的耐燃灌封胶，用于电视机高压帽及高压电缆包皮等制品的模制非常有效。
对于不需要进行密闭封装或不便进行浸渍和灌封保护时，可采用单组分室温硫化硅橡胶作为表面涂覆保护材料。
一般电子元器件的表面保护涂覆均用室温硫化硅橡胶，用加成型有机硅凝胶进行内涂覆。
近年来，玻璃树脂涂覆电子电器及仪表元件的应用较为广泛。
③、用于半导体器件的塑料封装
半导体器件采用塑料封装代替金属和陶瓷封装，可大大降低元器件的制造成本，减轻器件重量，缩小体积，有利于微型化，大大简化管壳制造工艺，提高生产效率，并适于机械化、自动化大量生产，因而受到普遍重视。
目前电子工业采用的封装塑料主要是环氧树脂和硅树脂两大类。
环氧缺点是含极性基团，难以制得高纯度级，而且耐热性能较差，不能用于特殊场合。
有机硅模压塑料的缺点是价格较贵，机械强度比环氧低，对金属的粘附力不如环氧好。
国外发展了一种有机硅和环氧的共聚产品，适合大容量传递模塑，并可在各种情况下高速模压。
缺点是需在较低温度下贮存（小于4.4℃，搁置期为6个月），用前需升至室温。
另外，这类材料的催化体系与环氧和有机硅模塑料的组分不相容，若模具或设备被其它模塑料污染，将会抑制其固化而发生粘连，故用前需清洗设备。
④、用于电子产品的导电连接器件
导电硅橡胶连接器，由甲基乙烯基硅橡胶为胶料，加入导电填料及其它配合剂制成，用其连接电路有显著优点，如不需要焊接、不会损坏接触面、形成一层气密封闭、具有缓冲和防震作用、易于适应多种接触方法等，因而成为现代电子技术重要的连接元件，广泛用于电子手表、电子计算机、仪表、自动控制板、家用电器上，如电子计算机导电胶键钮、微型弹性连接器、微波馈线法兰密封圈、导电硅橡胶胶辊等。
此外，利用导电硅橡胶的压敏特性，可以制造各种无触点开关和压敏电阻。
⑤、用作仪器仪表的导热介质
导热硅脂除具有一般硅脂的优良性能外，更突出的是低油离度（趋向于零）、更高的导热性及热稳定性，可用作无线电功率晶体管和半导体晶体管的填充热传导体，既绝缘又散热。
⑥、用作仪器仪表的阻尼减震油
硅油具有低的粘温系数和蒸汽压，并具有吸收振动、防止振动传播的性能，减震性能受温度影响很小，加之稳定性好、耐剪切和压缩、无毒无腐蚀、容易得到各种粘度，因此广泛用于仪器仪表的阻尼减震油和乳液。
二、生产工艺流程
生产有机硅单体的主要原材料是硅块、甲醇和氯化氢，目前世界上都是采用沸腾床反应器（直接流化床）直接合成甲基氯硅烷单体，即硅粉与氯甲烷在催化剂作用下高温反应生成甲基氯硅烷混合物，经高效分馏获取目的馏分。
有机硅单体通过水解（或醇解）以及裂解、缩聚制得各种不同的有机硅产品。
产品主要以有机硅单体为原料，采用不同的聚合手段和工艺，添加各种填料（如白碳黑等）和助剂制得
制备硅油、硅橡胶、硅树脂以及硅烷偶联剂的原料是各种有机硅单体，由几种基本单体可生产出成千种有机硅产品。
有机硅单体主要有：
甲基氯硅烷（简称甲基单体）、苯基氯硅烷（简称苯基单体）、甲基乙烯基氯硅烷、乙基三氯硅烷、丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷和氟硅单体等。
其中甲基氯硅烷最重要，其用量占整个单体总量的90%以上，其次是苯基氯硅烷。
任何高分子材料的发展，关键在于单体技术的发展。
有机硅工业的特点是集中的单体生产和分散的产品加工。
因此，单体生产在有机硅工业中占重要的地位，单体的生产水平直接反映有机硅工业的发展水平。
日前.世界大有机硅生产厂商均采用直接流化床合成甲基氯硅烷.这是当前唯一成熟的、实现了经济规模生产的工艺技术。
采用该工艺技术装置的基本流程均是以硅粉和一氯甲烷为原料.以活性铜粉为催化剂.在流化床中280℃~300℃的温度下合成混合单体，经过8个~10个精馏塔分离出各种有用的精单体.氯化氢回收循环使用。
国外采用该工艺技术的有机硅生产装置单台反应器能力一般在3万吨/年~5万吨/年,而装置总规模往往在10万吨/年以上。
从生产技术上看，我国各有机硅生产厂均采用直接流化床合成甲基氯硅烷。
国内外有机硅技术指标比较见表1。
有机硅单体由硅粉与一氯甲烷反应合成，一氯甲烷是由甲醇与氯化氢脱水反应合成（CH3OH+HCl=CH3Cl+H2O），一氯甲烷和单质硅可以通过反应2CH3Cl+Si=Si（CH3）2Cl2得到制备有机硅最重要的单体二甲基二氯硅烷。
二甲基二氯硅烷经nSi（CH3）2Cl2→Sin（CH3）2n聚合得到有机硅。
理论上每吨一氯甲烷消耗甲醇0.634吨,每吨二甲基二氯硅烷消耗甲醇0.496吨。
目前，星火化工厂是我国第一套具有万吨级有机硅装置的企业，这套装置也是我国唯一的工业性试验装置，但与国外先进水平相比仍有较大差距。
从工艺技术的其他方而来看，还必须对以流化床反应器为核心的甲基氯硅烷合成系统进行较长周期的稳定运行，对催化体系、原材料质量标准及合成反应工艺条件等还需进行进一步的深入研究。
表1国内外有机硅技术指标比较
指标
国外先进水平
国内先进水平
单机产量（万吨/年）
10
1
单体中二甲基氯硅烷质量分数/%
>80
80
原料消耗
硅粉（kg/ml）
<240
<300
氯甲烷（kg/ml）
<800
<1000
流化床年运时间/h
8000
1000
三、有机硅在国外情况
1、生产及消费情况
目前全球各种有机硅产品总消费量折成聚硅氧烷约65万吨/年，占全球各种合成树脂总产量（1亿吨）的0.65%;但有机硅产品的销售额却高达65亿美元。
占全球合成树脂总销售额（约800亿美元）的7%。
因此发达国家都把有机硅材料作为21世纪新材料的重点加以发展。
表22000年世界有机硅单体产量分布
公司名称
生产能力（万吨/年）
%
道康宁公司（美国）
35
23
通用电气公司（美国）
22
15
瓦克尔化货公司（德国）
2
1
信越化学公司（日本）
18
12
罗地亚公司（法国）
22
15
其他
51
34
1995年.全球有机硅单体年产量在100万吨/年以上。
到2000年单体总产量超过150万吨，其生产主要集中在占全球有机硅总生产能力的70%以上的美国、日本、德国和法国4个国家五大有机硅生产商。
表32000年世界有机硅产品的消费构成
消费构成
北美
欧洲
日本
硅油
46
40
58
弹性体
51
52
35
硅树脂
3
8
7
2003年.美国市场对有机硅产品的需求继续以4%~6%的速度增长。
有机硅工业一般以当地国民生产总值的2倍~3倍的速度增长。
尤其在汽车和建筑业市场。
但最近这两个领域的增速有可能减缓，而个人护理品和加工业方而的用量由于引进全新的性能则可能以两位数的速度增长。
今后几年，拉丁美洲和中东地区的有机硅聚合物产品市场会以高于全球的平均速度增长。
美国和西欧是全球聚硅氧烷最成熟的市场.但今后仍将会以高于其GDP的速度增长。
在亚洲.有机硅聚合物消费增长迅速。
聚硅氧烷和硅烷市场需求增长主要集中在除日木之外的亚洲其他地区和国家。
随后，亚洲的增长趋势减缓甚至出现倒退.但日前又开始回升。
可以预计.亚洲地区有机硅业务增长在全球仍将是最强劲的。
2、世界趋势
世界几大有机硅生产厂商最近几年进行了一系列投资及兼并活动。
1997年底.美国通用电器公司（GE）和拜尔公司在欧洲的有机硅部门进行了合并，于1998年7月成立了新的合资企业。
美国通用电器公司（GE）和日本信越化学工业株式会社又于2000年10月宣布双方签定合作协议，共同投资2.5亿美元在泰国的亚洲工业园.建立亚洲最大的有机硅厂，合资企业名称为亚洲有机硅单体有限公司，由GE东芝有机硅有限公司和日木的有机硅生产厂商信越化学工业株式会社各拥有50%股份.主要生产硅烷单体和硅氧烷。
于2001年第二季度动工，2003年建成投产。
四、有机硅在国内情况
1、生产及消费情况
国内有机硅生产厂中.既生产单体又生产聚合物的综合生产厂有十余家.国内有机硅聚合物的生产厂有百余家.其中几乎都生产硅油及一次加工品（见表4）。
表4国内有机硅生产厂家
产品名称
厂家数量
生产能力（万吨/年）
单体
10
4.5
硅油、硅树脂
100
1
硅橡胶
20
2.3
硅烷偶联剂
10
1
其中生产单体较大的厂家主要有江西星火化工厂、吉化电石厂、四川成都晨光化工研究院、北京一化、浙江新安江化工厂及蚌埠有机硅化工厂、上海树脂厂、川人化有机硅分厂、济南石化四厂、通化第五化工厂、旅顺有机硅化工厂和江西星海精细化工厂等几套小装置。
①、硅油
在有机硅产品中.硅油的生产工艺和应用技术都比较简单生产设备投资少，回收经济效益快，产品的应用范围也比较广。
硅油主要是甲基硅油，还有甲基苯基硅油、扩散泵油、轻基硅油（年消费量200吨左右）。
油漆涂料行业必须使用聚醚改性硅油作流平剂，以保证涂层光亮滑爽。
日前油漆涂料行业约需流平剂1000吨/年以上。
生产聚氨醋泡沫，也必须使用聚醚改性硅油作为匀泡剂，这方面年消耗量也在100吨左右。
纺织品需要经过憎水、柔软、滑爽、弹性、防霉和防静电等处理，普遍要用有机硅织物整理剂，年消耗硅油约在1400吨左右。
由甲基单体高低沸物做成的有机硅破乳剂在石油破乳方而发展很快，目前年消费量约在1200吨以上。
②、硅树脂
国内现有硅树脂生产厂约20余家.总生产能力约3000吨.其中近一半厂家是专业油漆厂或绝缘材料厂自行配套生产。
主要生产以甲基苯基硅树脂为基料的绝缘浸渍漆、耐热涂料和石母黏结剂等。
有机硅综合生产厂生产以甲基硅树脂为基料的玻璃树脂、高温涂料等，也生产甲基苯基硅树脂和甲基硅树脂。
③、硅橡胶
国内硅橡胶生产厂有近20来家.总生产能力约2.3万吨/年，装置规模大都在千吨以下，甚至百吨以下，开工率低下。
据国家有关部门统计，国内硅橡胶年产量在3000吨~4000吨。
从有机硅橡胶制品来分析.仅1995年一年国内就消费了1.2万吨硅混炼胶，其中应用于模压制品（很大部分用作导电按键），占了80%，热硫化橡胶除了用作按键以外.在显像管（年消费量约500吨左右）、游泳帽（年消费量约300吨左右）、复印机胶辊（年消费量约20吨左右）及印刷品染胶辊、医用制品等均有应用。
硅橡胶在电视、电缆附件、绝缘子和避需器等方而国外己有大量应用.我国还刚刚起步，今后必有巨大的市场潜力。
室温硫化胶主要是用作模具胶，可以用来制作工艺品、建筑装饰材料的软模具，年消费量大约在2000吨以上，市场大多数集中于广东、江苏和浙江一带。
④、硅烷偶联剂
硅烷偶联剂是当前发展最快的品种之一，应用十分广阔。
乙烯基二甲基硅烷和乙烯基二乙氧基硅烷大量用于交联聚乙烯电缆和交联聚乙烯管。
哈尔滨化工研究所用醇解法建设了一套年产百吨的生产装置，四川晨光化工研究院用钠缩合法建设了一套50吨/年的装置.这还远远不能满足社会的需求。
国内现有的有机硅产品约有500种，1999年我国有机硅行业产品产量近2万吨，1999年有机硅产品进口量约5.12万吨，除去有近2000吨出口外，1999年我国有机硅产品表观消费量在6.9万吨以上。
由此可以看出.国内有机硅单体的消耗量近几年以每年20%以上的速度递增，增长速度相当快（见表5）。
如果把进口有机硅制品也计算在内，其消费量还要大。
表5有机硅产品消费量（吨）
产品名称
2000年
2005年
有机硅氧烷
6950
11120
硅油D4/D5
16000
25700
非活性硅油
2950
3760
含氢硅氧烷
1340
1710
消泡剂
600
210
工业密封胶
180
290
乳化剂
530
860
热硫化硅橡胶（HCR）
11000
13700
胶
8901
14300
密封胶胶
12700
18700
有机硅脂
60
100
纸张柔软剂
250
400
室温硫化硅橡胶（PC-RTV）
1500
3100
三甲基-氯硅烷
1340
1710
活性硅油
890
1430
胺基硅油
180
290
合计
2、中国发展趋势
我国现有有机硅生产厂多达200余家.其中规模小、产品单一、无技术开发能力的乡镇企业和个体户生产厂占了大多数，因此，虽然我国有一些有机硅产品的质量和水平与外国同类产品相近，甚至有些企业的个别品种的质量优于国外先进水平，但从总体来看，我国有机硅产品品种少、水平低、质量差且数量难以满足国内需求，这都是无可争议的事实。
近几年来，国外许多大型化工企业向中国大量出口上百种类型的有机硅制品，年增长相当可观。
从总体上看，在今后一段时间内，我国有机硅产品的生产应狠抓有机硅单体生产装置的突破，保证有机硅产品的原料来源和单体生产装置的技术经济效益，同时要组织力量对有机硅产品加强开发力度，向国内市场提供急需的符合应用要求和质量标准的有机硅产品，以此来进一步增强企业的效益和产品的竞争能力，在国内甚至国际市场上站稳脚跟，并进一步发展。
我国有机硅工业起步较晚，发展缓慢，虽说从单体到制品的基本类型都己开发出来，但至今规模小，产量低，技术经济指标落后，品种少，环保安全等措施欠佳，企业正面临挑战。
由此可见.在今后相当长的时间内我国有机硅的需求有较大增长.供求矛盾也将越来越大.增加有机硅的生产己势在必行。
而我国想完全依托国内技术与国外有机硅单体或中间体产品进行竞争.难度是很大的。
并且由于有机硅是高科技和高附加值产品，如果国内没有基础，想完全依托国外先进技术来发展我国的有机硅工业也是不现实的。
因此.必须先从国内有机硅生产技术的突破着手，在此基础上尽快吸收有机硅生产的先进技术，增加有机硅单体的生产，以满足我国有机硅产品市场不断增长的需求。
五、XX与有机硅产业
素有“工业味精”美誉的有机硅属于精细化工产品，具有高技术含量、高附加值的特点。
其市场产品用量虽然较少，但应用领域非常广。
而且有机硅产品需求受宏观经济波动影响较小。
有机硅单体的主要原材料是金属硅、甲醇和氯化氢。
而金属硅的生产成本中50%以上是电能（见表6），比较适合XXXX企业生产，甲醇是XX煤化工的中间产品，氯化氢是XX氯碱化工的中间产品。
新疆XX介入有机硅产业，具有一定的原料和能源优势。
（见图一）
表6：
金属硅生产单位成本（吨）预算表
序号
项目内容
材料及消耗名称
单位
数量
单价（元）
金额（元）
1
原材料成本
（1）电能
KVA/H
12500
0.395
4940
（2）硅石
T
3
75
225
（3）电极
Kg
0.115
8250
950
（4）油焦
T
0.85
880
750
（5）精煤
T
0.4
850
340
（6）辅助材料
T
0.5
200
100
（7）设备维修费
30
30
（8）包装袋
只
1
40
40
（9）工资
350
350
2
折旧费
100
3
企业管理费
100
4
财务管理费
50
5
销售费用
300
6
税费
450
450
7
办公费
50
8
商检费
30
合计
8800
图一有机硅上游产业链示意图
六、小结
有机硅在全球的表观市场消费量是65万吨/年，我国的表观市场消费量在10万吨/年左右。
有机硅的单体2000年全球需求150万吨以上，国内有机硅单体的消耗量近几年以每年20%以上的速度递增。
有机硅属于精细化工产品，与化工原料产品相比市场需求量较小，但产品附加值较高，利润率较高。
而且产品需求受宏观经济波动影响较小。
有机硅的市场需求在今后几年里处于快速增长的阶段。
目录
一、有机硅概述1
1、概述1
2、有机硅定义1
3、有机硅结构1
4、有机硅分类2
5、有机硅应用2
6、在电子和仪表工业上的应用2
①、用作光导纤维的涂覆保护材料3
②、用于电子元器件的灌封和涂覆保护3
③、用于半导体器件的塑料封装3
④、用于电子产品的导电连接器件4
⑤、用作仪器仪表的导热介质4
⑥、用作仪器仪表的阻尼减震油4
二、生产工艺流程4
三、有机硅在国外情况6
1、生产及消费情况6
2、世界趋势7
四、有机硅在国内情况8
1、生产及消费情况8
①、硅油8
②、硅树脂9
③、硅橡胶9
④、硅烷偶联剂9
2、中国发展趋势10
五、天富与有机硅产业11
六、小结13
目录14
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