江苏大学硅氟先进材料.docx
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江苏大学硅氟先进材料
硅氟先进材料
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1、有机硅材料的特点
1、优点：
（1）耐高低温
理由：
有机硅产品是以硅－氧（Si－O）键为主链结构的，C－C键的键能为82.6千卡/克分子，Si－O键的键能在有机硅中为121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。
有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。
无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。
（2）热稳定性好
理由：
有机硅产品的主链为－Si－O－，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。
有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。
有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。
（3）电气绝缘性能好
理由：
有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。
因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。
有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。
（4）具有生物活性
理由：
生物活性有机硅是人体必需的一种的营养素。
有机硅是构成人体组织和参与新陈代谢的重要元素。
存于人体的每一个细胞当中，作为细胞构建的支撑，同时帮助其他重要物质如镁，磷，钙等吸收。
人体只能通过食物不断获得有机硅。
科学家们认为，有机硅主要以三种形式存在于人体中：
（1）可溶性有机硅，占重量的10%
（2）百分之三十存在于各种细胞基质
（三）60%用来合成蛋白质这说明我们每天所需的有机硅是相当高。
（5）低表面张力和低表面能
理由：
有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。
这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：
疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。
2、缺点：
1、机械性能差;
2、耐磨性能差;
3、耐强酸碱性差;
4、耐油耐溶剂性能差;
5、高透水性能。
参考文献：
[1]《有机硅氟资讯》2005年第7期 36-36页 共1页
[2]有机硅[EB/OL].
[3]有机硅粘合剂的缺点及优势.[EB/OL].
二、我国有机硅材料产生现状
1、近年我国有机硅材料材料消费量以及产能。
随着中国产量的提升，中国对硅氧烷的净进口量不断下降，而一直以来，产品出口至中国成为欧洲高产能利用率的主要驱动因素之一，预计未来欧洲的产能利用率将受到影响。
随着全球有机硅产业链的加速转移和下游领域的需求拉动，中国作为承接国际有机硅产业转移的主要地区，已经成为全球有机硅最大的生产国和消费国。
2002-2012年，我国有机硅消费量的年均增长速度达22.06%，远高于世界其它国家和地区的增长速度，是全球有机硅产业发展的主要推动力量。
截止2012年底，我国有机硅的产能为218万吨，较2010年的160万吨，增长了25%。
而2010年国内有机硅单体的实际需求量仅为103.8万吨（折合硅氧烷55.5万吨），产能过剩情况严重。
包括道康宁-瓦克合资公司在内，我国共有15家有机硅生产企业。
我国有机硅单体厂商产能、产量和开工率统计（万吨）
产能
开工率
产量
道康宁－瓦克
40
90%
36
浙江恒业成有机硅有限公司
25
72%
18
江西星火有机硅厂
20
64%
13
浙江新安化工集团股份有限公司
20
92%
18
山东东岳集团
20
85%
17
浙江合盛硅业有限公司
18
79%
14
山东金岭化工股份有限公司
12
0%
0
江苏宏达新材料股份有限公司
10
76%
8
唐山三友化工股份有限公司
10
62%
6
江苏弘博新材料有限公司
10
37%
4
浙江中天氟硅材料有限公司
8
40%
3
山西三佳化工新材料有限公司
8
45%
4
湖北兴瑞化工有限公司
8
71%
6
鲁西化工集团股份有限公司
6
0%
0
四川硅峰有机硅材料有限公司
3
40%
1
合计
218
68%
148
资料来源：
产业信息网整理
2012年主要生产企业为道康宁-瓦克、浙江恒业成、星火有机硅、新安、东岳和合盛，这六家企业的产能合计143万吨，占了全部企业的65%，2012年产量合计116万吨，占了全部企业的79%，2012年综合开工率为81%，远远高于行业68%的开工率水平。
2005-2013年中国硅氧烷产量及净进口量（万吨）
随着中国产量的提升，中国对硅氧烷的净进口量不断下降，而一直以来，产品出口至中国成为欧洲高产能利用率的主要驱动因素之一，预计未来欧洲的产能利用率将受到影响。
2005-2013年中国硅氧烷表观消费量及产能（万吨）
2、我国硅材料与国际产能对比
随着需求的增加，国外有机硅单体的生产能力一直在不断扩大。
截至2007年底，全球产能已达到319万吨（以二甲基二氯硅烷计，以下同）。
由于有机硅单体生产以及后加工均为技术密集型，因此长期以来有机硅为相对垄断性行业。
主要生产企业有美国道康宁公司、美国迈图公司、德国瓦克公司、中国蓝星集团和日本信越公司，该五大公司产能合计占全球总产能的77%。
近年来，全球有机硅单体的生产一直保持稳定发展态势，产能在逐年增加，2000年产量达到80万吨（折合硅氧烷），2001年增长到86万吨，2004年超过了100万吨，2007年达到140万吨，年均增长率约为8.3%。
国外近几年基本没有新建和扩建计划，有机硅单体的生产有向我国转移的趋势，如道康宁公司和瓦克公司正在我国建设总规模为40万吨/年的生产装置。
随着有机硅产品应用领域的不断扩大，全球有机硅消费量也在快速增长。
1999年全球有机硅产品的消费量约67万吨（折合硅氧烷），2000年增加到75万吨，2004年接近100万吨，2005年超过120万吨，2006年达到130万吨。
我国有机硅产品的研制始于20世纪50年代中期，到20世纪60年代开始工业化生产。
20世纪90年代，蓝星星火化工厂在国内率先建立了年产量万吨级的生产装置。
截至2007年底，全国有机硅单体生产能力（以甲基氯硅烷的合成能力计）已达到52.5万吨，其中蓝星星火化工厂20万吨，浙江新安集团10万吨，山东东岳6万吨，宁波合盛6万吨，吉林石化分公司5万吨，江苏宏达3万吨，江苏梅兰集团2.5万吨。
我国作为世界最具发展潜力的有机硅单体消费国，吸引了国外生产商直接参与我国的有机硅单体生产，德国瓦克公司和美国道康宁公司联合投资的有机硅单体已于2006年开始在张家港建设，计划总生产规模为40万吨/年。
预计2010年我国有机硅单体甲基氯硅烷的总生产能力将超过150万吨，成为全球最大的有机硅单体生产国。
随着生产能力的扩大和市场需求的增加，国内有机硅单体的产量逐年增加。
2000年国内有机硅产量不到5万吨，2003年超过10万吨，2006年为24吨，2007年达到30万吨。
我国有机硅产品的消费伴随着建筑工业、电子/电器工业、日化和纺织工业的发展，其消费量也正快速增长。
2000年国内有机硅单体的表观消费量为12万吨，2004年已超过32.29万吨，2005年为55.45万吨，2007年达到61.54万吨。
2000-2007年间，国内有机硅单体的消费量年均增长率达26%以上。
目前我国有机硅单体大约50%依靠进口，预计2015年的需求量约为85万吨（折合二甲基二氯硅烷为170万吨），届时供需有望达到基本平衡。
参考文献：
[1]2012-2016年中国有机硅产业深度调研及投资战略研究报告.2013,12,6.
[2]王春江.全球有机硅工业发展迅猛[J].精细化学品,2002,10（21）:
10-15.
[3]卜新平.我国有机硅材料2012年行业现状及2013年预测分析[J].材料产业,2013,06,08：
56-57.
三、我国有机硅材料的分布
1、区域分布
我国进口有机硅单体的地区分布
我国研制有机硅材料始于20世纪50年代,经历了近60年的努力,科研生产已取得较好成绩,主要品种的有机硅单体和聚合物在国内都有产品生产,目前国内约400家单位从事有机硅材料科研、生产和经营业务,已形成了一支从事生产、科研的专业队伍.目前有机硅单体的生产主要集中在江西、北京、吉林、四川、浙江等地,生产企业十余家.
2、我国五个代表性的有机硅公司
单体：
截至2010年，有机硅单体厂家共15家，总产能170万吨。
目前，国内有机硅单体厂家已增至16家，业内企业纷纷计划扩产，同时企业数量还有继续增加的趋势，业内普遍认为行业出现产能过剩。
近年来国内硅氧烷表观消费量年均增速15，按此趋势估算，预计2015年国内硅氧烷表观消费量可达112万吨，而总体产能预计将增长到140万吨。
有机硅初级产品供需形势不容乐观。
近年来，随着国内有机硅单体供应能力不断增长，市场竞争日趋激烈。
自2005年开始，业内各有机硅单体企业销售毛利率呈现出长期下滑趋势。
如蓝星新材，2005有机硅产品毛利率高达42，近年已经下滑到10上下。
外资企业的进入，也加剧了国内有机硅市场竞争。
2006年起，瓦克与道康宁在张家港合资兴建40万吨有机硅项目。
目前一期工程20万吨有机硅单体已经投产。
迈图与新安股份将继续合作兴建有机硅单体项目，蓝星等一批企业也有扩产的计划。
因此有机硅单体市场未来将有更激烈的竞争。
硅油：
高品质产品仍然稀缺硅油通常只室温下保持液体状态的线型聚硅氧烷产品，是由二甲基二氯硅烷经过水解、裂解、精制后，加入封头剂、调节剂等，减压蒸馏后制得。
硅油有许多特殊性能，如温粘系数小、耐高低温、抗氧化、闪点高、挥发性小、绝缘性好、表面张力小、对金属无腐蚀、无毒等。
由于这些特性，硅油以应用在许多方面而具有卓越的效果。
硅油常用作高级润滑油、防震油、绝缘油、消泡剂、脱模剂、擦光剂、隔离剂和真空扩散泵油等；乳液可以用于汽车轮胎上光，仪表板上光等。
经乳化或者改性后，硅油还可用在纺织品后整理上的平滑柔软手感整理，日常的护理用品的香波中也加入乳化硅油提高毛发的润滑度。
此外，还有乙基硅油、甲基苯基硅油、含腈硅油、聚醚改性硅油（水溶性硅油）等。
硅油的生产过程比较简单，因此国内硅油产品特别是普通硅油产品的生产已经有一定规模，目前总产能在10万吨左右（以硅氧烷计算）。
国内硅油装臵规模都比较小，产能在1500吨/年以上的有蓝星星火、新安股份、枣阳四海、厦门汉旭、深圳天鼎、常州宏兴、扬州晨光等。
产品品质也多为中档、低档产品，高档硅油产品仍然需要进口。
国内难以生产高档硅油的主要原因在于，二甲单体品质难以达到要求，同时国内难以生产提升硅油品质的一些特种单体，如甲基苯基单体等。
硅橡胶：
高端产品缺口巨大硅橡胶分为高温硅橡胶与室温硅橡胶两大类。
高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。
高温硅橡胶又分为甲基硅橡胶、（MQ）甲基乙烯基硅橡胶（VMQ，用量及产品牌号最多）、甲基乙烯基苯基硅橡胶PVMQ（耐低温、耐辐射），其他还有睛硅橡胶、氟硅橡胶等。
目前国内硅橡胶总产能超过50万吨，其中高温硅橡胶产能30万吨，室温硅橡胶产能20多万吨。
国内高温硅橡胶厂商生产的产品，多数处于中低端水平，高端产品缺口巨大，每年有近5-10万吨高温硅橡胶产品需要进口来满足。
其原因，仍然在于上游有机硅单体产品质量差、同时没有特种有机硅单体。
有机硅树脂。
生产企业规模较小，千吨级以上的企业有江苏三木、枣阳四海、上海树脂厂、中蓝晨光等。
参考文献
[1]黄立道.我国有机硅单体产业发展形式分析［J].中国化工信息，2005.5.8
[2]傅积赉.浅议有机硅工业发展之路[J].有机化工信息,2002,7（12）:
15-20
[3]2014年有机硅行业分析报告[EB/OL].
四、如何缩短中国与国际有机硅产业的差距
有机硅产业国内外之间的差距：
在有机硅成为热门行业的同时，我们必须清醒地认识到我国有机硅工业与世界先进水平相比，在原料和下游产品生产中，无论在生产规模、工艺水平、副产利用率、产品品种、产品数量和质量以及每吨硅氧烷生产的成品产值上都有差距，主要原料和高性能产品要依赖进口。
以基本原料甲基氯硅烷为例，2001年我国甲基氯硅烷的自产量约6万t，但折成硅氧烷也就2.5万t，远远满足不了需要；2001年进口的“初级形式硅氧烷”的数量已经突破6万t。
在有机硅产品品种牌号方面，国外有机硅品种牌号达5000种，而我国仅500种；甲基氯硅烷生产的主要技术经济指标与国外公司比也有明显的差距。
加入WTO后，我国有机硅工业面临的形势是相当严峻的，挑战大于机遇：
首先是关税的大幅下调，使国外产品的竞争成本降低。
如硅酮结构密封胶的税率已从20%降至10%，初级形式硅氧烷从16%降至10%。
据海关进出口统计，近年来我国初级形状的聚硅氧烷进口量逐年上升是显而易见的。
随着关税的下调无疑将更有力地促进有关产品进口的增加。
其次，由于发达国家有机硅行业已经度过了高速发展时期，因此国际有机硅主要厂商纷纷把目光投向了中国市场，除了通过进口方式大量进入国内市场外，还通过设立贸易机构和投资建厂来降低进口产品的经营成本，同时依靠其较高的管理水平、灵活的经营手段和品牌信誉，与我们展开了短兵相接的较量：
道康宁公司在马亚西亚的大型有机硅生产装置其市场覆盖了包括中国在内的亚太地区，这无疑为其在中国运营进一步提供了便利和降低了成本；
道康宁公司在上海松江投资1000万美元，开设道康宁中国有限公司，1997年生产醋酸型密封胶；1999年生产个人护理品；2000年生产氨基硅油；2001年设乳剂实验室、建筑密封胶生产线。
要将在中国的销售额（l亿美元）年增25%；
罗地亚公司于上海辛庄建立2个有机硅车间，4个实验室、生产模具胶等产品；
作为全球有机硅生产的主要厂商，GE东芝有机硅有限公司在上海外高桥设立有机硅厂，该厂投资2500万美元，主要生产硅橡胶、密封胶、硅油乳剂、树脂和特种材料，目前的年产能力为1万t，并计划逐步扩建至10万t；从产品种类来看，几乎包括了有机硅下游产品的所有种类。
威凯公司在上海浦东开发区张江高科技园区投资200万马克建了一个技术中心，主要业务是建筑用有机硅和聚合物；
最近新的德固萨集团要在南京设立一个子公司生产官能有机硅烷和橡胶用硅烷偶联剂；通用电气（GE）在上海浦东张江高科技园区建立全球性的研究开发中心，计划于2003年投入使用。
该中心建成后将集中GE所有在我国设立的研发机构，其中包括有机硅。
此外，还有人才资源流失问题。
国外公司将加大在中国市场的攻势，充实力量，以海外公司的薪资待遇、良好的办公条件等等，无疑会对国内有关人才产生强烈的吸引力，这成为了制约民族工业发展的隐患之一。
中国有机硅产业急需解决的问题：
1产能过剩
因2009年前后国内新建有机硅企业过多，造成2011年总装能力较2009年提高了50%，高于市场对有机硅需求增长率（2008年全国有机硅总产量33万吨，2009年至2010年投产竞达130.5万吨），同时由于金融危机的影响，有机硅行业同样出现了经济探底、价格大幅下跌、效益下滑、部分企业停产现象。
2技术水平与国际先进水平仍有一定的差距
尽管国内甲基氯硅烷生产已具备一定规模，且单套装置产能也达到国外先进水平；但主要技术指标与国际先进水平相比仍然存在一定的差距，例如氯甲烷单耗指标国际先进水平可达0.79t/t，而国内先进水平为0.85t/t。
国内技术竞争力弱，部分新建企业的原料消耗高、主产品收率低。
3主要生产通用型产品
缺乏针对细分市场的专用型产品。
在四大类有机硅材料（硅橡胶、硅油、硅树脂、硅烷偶联剂）中，发达国家有6～8千个品种和牌号，而我国只有几百种；而且高档有机硅材料主要依靠进口或由在华外资企业生产。
4有机硅产业的上下游一体化程度低，抗风险能力差
世界主要有机硅生产商的有机硅单体自用比例都超过50%，实现了有机硅单体和有机硅材料的上下游一体化生产，企业的整体经济效益受有机硅单体价格波动的影响较小，抗风险能力强；国内有机硅单体生产企业的有机硅单体自用比例很低，抗风险能力较弱，上游单体产能的大幅度扩张必然导致激烈的竞争。
5发展建议
对于我国有机硅产业的发展建议如下：
（1）可以充分利用硅块生产基地优势，在煤炭和硅石资源比较充足的地区建设化学级硅块生产基地，使原料供应得到保障，为进一步提高甲基氯硅烷的生产水平创造条件；
（2）完善技术装备水平，促进其大型化，有效提高设备运行的稳定性，保障安全高效生产；（3）一方面强调自主开发，并有效结合国外先进技术，使有机硅单体的生产技术水平得到进一步提升；另一方面加强副产品的综合利用，在厂区周边建设有机硅下游深加工及副产物综合利用产品链，缩减销售半径，真正形成有机硅新材料循环经济，有效提高资源利用率；（4）建议企业与各高校、科研院所联合，形成产学研一体化，加强下游深加工产品开发，带动下游相关产业升级，促使上下游平衡发展，提高企业的上下游一体化程度，提高企业的抗风险能力。
参考文献
[1]卜新平.有机硅行业现状及发展趋势预测[J].有机硅材料，2011（5）.
[2]张爱霞，苗刚，周勤，等.2011年国内有机硅发展[J].有机硅材料，2012（3）.
[3]有机硅：
一个竞争激烈的行业[EB/OL].
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