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Dow Corning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 → Si n(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2 2000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 341995年.全球有机硅单体年产量在100万吨/年以上。