硅橡胶行业研究报告

baozang · 发表于 2012-5-23 23:56:04

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　　硅橡胶行业研究报告前言硅（Si）是地球上含量很丰富的元素，在表层占第二位（25.8%），仅次于占第一位（49.5%）的氧（O）元素。提起硅的用途，大概人人耳熟能详，“硅谷”早已不是什么新名词，硅半导体材料催生了现代电子工业，乃至日新月异的IT产业，它的神奇魔力造就了“新经济”的滚滚浪潮；另外，以硅酸盐为基础的无机硅化合物（岩石、沙砾、水晶等）由于广泛存在于自然界中，取之不尽、用之方便，几千年来人们就利用其做成水泥、陶瓷、玻璃等制品为自己的生活服务。但谈到有机硅化合物，多数人却知之甚少，证券市场目前也鲜见其踪影。其实，这种自然界并不存在的、由人工合成的化合物，自40年代实现工业化以来，得到了蓬勃的发展，其应用范围也从军工、国防逐渐深入到人们日常生活的各个领域，如用于计算机、手机和各类电器键盘的导电按键，隐型眼镜，游泳镜和游泳帽，儿童用的奶嘴，高层建筑的玻璃幕墙的粘接剂，医用的人造器官，皮革、高级织物的整理剂，以及高级洗发水中的硅油柔顺剂都离不开有机硅。鉴于有机硅材料产品千变万化，具有“直接用量不大但用途广泛”的特点，因此获得了“工业味精”、“科技发展催化剂”的美誉。可以说，有机硅化合物在人们的衣、食、住、行、医疗、美容，以及上天入海的诸多方面都有其可以发挥作用的地方，它已成为人们的日常生活中不可或缺的一部分，成为化工新材料的佼佼者，其发展正可谓方兴未艾。

　　本文拟对有机硅的分类、加工、应用等方面进行大致的概述，尤其针对有机硅产品中最为重要的硅橡胶产品的特性、应用和未来发展前景以及国内外同类企业的硅橡胶制品生产情况进行介绍，旨在帮助投资者对硅橡胶生产行业有一个比较清晰的认识和了解，从而正确把握硅橡胶行业及相关公司的投资机会。

　　第一部分有机硅简介一、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-O-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。

　　二、有机硅材料特性及应用有机硅材料具有独特的结构：

　　（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）。

　　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。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。

　　第二部分硅橡胶定义及概况一、硅橡胶定义硅橡胶是一种直链状的高分子量的聚硅氧烷，分子量一般在15万以上，它的结构形式与硅油类似。根据硅原子上所链接的有机基团不同，硅橡胶有二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶、乙基硅橡胶乙基苯撑硅橡胶等许多品种。

　　二、硅橡胶的理化性质及应用构成硅橡胶主链的硅氧键的性质决定了硅橡胶具有天然橡胶及其他橡胶所不具备的优点，它具有最广的工作温度范围（-100～350℃），耐高低温性能优异，此外，还具有优良的热稳定性、电绝缘性、耐候性、耐臭氧性、透气性、很高的透明度、撕裂强度，优良的散热性以及优异的粘接性、流动性和脱模性，一些特殊的硅橡胶还具有优异的耐油、耐溶剂、耐辐射及在超高低温下使用等特性。在使用温度范围内，硅橡胶不仅能保持一定的柔软性、回弹性和表面硬度，机械性能也无明显变化，而且能抵抗长时间的热老化。

　　理化特性简要介绍应用领域耐热性硅橡胶比普通橡胶具有好得多的耐热性，可在150度下几乎永远使用而无性能变化；可在200度下连续使用10，000小时；在350度下亦可使用一段时间。热水瓶密封圈压力锅圈耐热手柄耐寒性普通橡胶催化点为-20度～-30度，即硅橡胶则在-60度～-70度时仍具有较好的弹性，某些特殊配方的硅橡胶还可承受极低温度。低温密封圈耐候性普通橡胶在电晕放电产生的臭氧作用下迅速降解，而硅橡胶则不受臭氧影响。且长时间在紫外线和其他气候条件下，其物性也仅有微小变化。户外使用的密封材料电性能硅橡胶具有很高的电阻率　且在很宽的温度和频率范围内其阻值保持稳定。同时硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。　高压绝缘子电视机高压帽电器零部件导电性当加入导电填料（如碳黑）时，硅橡胶便具有导电性键盘导电接触点导热性当加入某些导热填料时，硅橡胶便具有导热性散热片、导热密封垫、复印机、传真机导热辊抗辐射性含有苯基的硅橡胶的耐辐射大大提高电绝缘电缆、核电厂用连接器等阻燃性硅橡胶本身可燃，但添加少量抗燃剂时，它便具有阻燃性和自熄性；且因硅橡胶不含有机卤化物，因而燃烧时不冒烟或放出毒气。各种防火严格的场合透气性硅橡胶薄膜比普通橡胶及塑料打蜡膜具有更好的透气性。其另一特征就是对不同的透气率具有很强的选择性。气体交换膜医用品人造器官三、硅橡胶的分类硅橡胶按其硫化机理可分为有机过氧化物引发自由基交联型（热硫化型）、缩聚反应型（室温硫化型）和加成反应型三大类。无论哪一种类型的硅橡胶，硫化时都不发生放热现象。高温硫化硅橡胶是高分子量的聚硅氧烷（分子量一般为40～80万），室温硫化硅橡胶一般分子量较低（3～6万），在分子链的两端（有时中间也有）各带有一个或两个官能团，在一定条件下（空气中的水分或适当的催化剂），这些官能团可发生反应，从而形成高分子量的交联结构。加成反应型硅橡胶是指在铂化合物的催化下发生加成反应，反应时不生成副产物的硅橡胶，通常由乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、硅树脂、低分子量的含氢硅油、铂催化剂、反应抑制剂等组成，也称为液体硅橡胶，一般简称LSR。由于加成反应型硅橡胶通常也在室温（中温）下硫化，所以一般也将其归入室温硫化型硅橡胶。

　　1、热硫化型硅橡胶（1）主要品种和特性热硫化型硅橡胶又称高温硫化硅橡胶，凡分子量在50～80万之间的直链硅氧烷均属高温硫化硅橡胶，简称RTV。通常以D4为主要原料在酸或碱的催化作用下开环聚合制得生胶，再通过采用过氧化物作交联剂，并配合以各种添加剂（如补强填料，热稳定剂，结构控制剂等），在炼胶机上混炼成均相混炼胶料，然后采用模压、挤出、压延等方法高温硫化成各种橡胶制品。热硫化型硅橡胶可以生胶（未添加补强填料）或混炼胶形式出现，为了适应使用目的，一般配置成具有各种特性的胶料供用户选择，国外各专业公司都有自己的牌号，品种极其繁多。一般按不同特性可以分为：通用型、高强度型、耐高、低温型、低压缩永久变形型、电线电缆型、耐油耐溶剂型、阻燃型、导电型、海绵型等十余个品种。鉴于过多的牌号容易造成生产、储运和销售工作的忙乱，因此，目前有的厂家已相应的改变为将各种品种归纳成典型的几种基础胶与特殊添加剂（包括颜料、硫化剂）出售，使用者根据需要，按一定的配方和混合技术分别配伍，即得最终产品。

　　（2）热硫化型硅橡胶的补强、配合和加工未经补强的硅橡胶强力很低，没有实际的使用价值。硅橡胶用补强填充剂按其补强效果的不同可分为补强性填充剂和弱补强性填充剂。前者补强效果较好，主要指合成的二氧化硅，又称白碳黑，白碳黑可分为气相法白碳黑和沉淀法白碳黑；后者对硅橡胶只起很小的补强作用，它们一般不单独使用，而是与白碳黑并用，以调节硅橡胶的硬度，改善胶料的工艺性能和硫化胶的耐油、耐溶剂性能，降低胶料的成本。常用的弱补强性填充剂有硅藻土、石英粉、氧化锌、氧化铁、二氧化钛和碳酸钙等。

　　（3）热硫化型硅橡胶的应用　　硅橡胶与其他橡胶一样，可加工成各种型材、胶管、胶条、胶辊、胶布等制品，用于其他橡胶用之无效的场合。此外，硅橡胶的生物相容性更是一种关键的特性。

　　2、室温硫化型硅橡胶（1）主要品种和特性室温硫化型硅橡胶分子量较低（一般为1～8万），通常为粘稠状液体。根据包装形式，可分为单组分室温硫化硅橡胶和双组分室温硫化硅橡胶。前者是将基础胶料、填料、交联剂或催化剂在无水条件下混合均匀，密封包装，遇大气中湿气即进行反应。后者是将基础胶料和交联剂或催化剂分开包装，使用时按一定配比混合就发生交联，与环境湿气无关。而按硫化机理，又可分为缩合型和加成型室温硫化型硅橡胶两类。

　　（2）室温硫化硅橡胶的补强、配合和加工室温硫化硅橡胶也必须加有白碳黑作为补强剂，否则强度比热硫化型硅橡胶更低。

　　单组分室温硫化硅橡胶是一种胶粘剂。用于粘合时，不用表面处理剂，即对玻璃、陶瓷、金属、木材、塑料等多种材料有极佳的粘接力。必须储存在与水或空气隔绝的密闭容器内，应用时无需添加催化剂，只要将胶料从密闭容器内接触空气中，因此使用非常方便；可用模压、压出或其他方法进行短时间的加工，然后暴露于空气中经一定时间即由膏状物硫化为弹性体。

　　双组分室温硫化硅橡胶在使用时，首先要根据部件的技术要求和形状，选择出合适的品种，按一定的比例将交联剂和催化剂加到胶料中混合均匀，进而硫化成弹性体。

　　液体硅橡胶的主要特点是工艺简化、快捷。由于它的流动性好，强度高，适宜注压制作模具和浇注仿古艺术品，尤其适合制造要求较高的医用制品。

　　（3）室温硫化硅橡胶的应用通过适当改变填料、添加剂和聚合物的结构组成，并选择各种各样的交联、催化体系，可以制得许多不同性能的品种。由于室温硫化硅橡胶使用简便，而且能够制备出满足各方面技术要求的繁多品种，促使其产量和用途与日俱增，目前国外销售的室温硫化硅橡胶牌号达300种以上。可以毫不夸大地说，在每一个工业领域中都有它的用武之地。

　　第三部分国内外有机硅工业生产及市场现状分析一、有机硅工业的最初发展科学发展促进了生产建设，生产部门反过来又对科研提出新要求。在工业上，特别在电器工业上需要耐热材料，但一般有机高聚物远远不能满足要求，人们早已知天然硅酸盐含有-Si-O-Si-键，但又因为是体型的结构，性脆。因此想到只要把硅原子上引入有机基团，即有可能变成线形结构或低度交联的高聚物，从而形成柔韧（或弹性）的材料，其应用范围就变得广泛了。从这个目的出发，开始了有机聚硅氧烷的研究。

　　美国康宁玻璃厂化学家海德首先把有机硅化学和高分子化学结合在一起，取得了有机硅高分子聚合反应的经验；之后，在他的指导下康宁玻璃厂生产了用于电绝缘玻璃布的有机硅树脂、涂料和浸渍剂。在1938-1941年期间，海德与其合作者又研制出了许多聚有机硅氧烷产品。与此同时，道化学（Dow Chemical）公司也开始了聚有机硅氧烷的生产研制，于1942年建立了二甲基硅油和甲基苯基硅树脂中试装置。

　　1943年道化学公司与康宁玻璃厂结合，成立了世界闻名的道康宁公司，并在当年建成了合成聚有机硅氧烷的Midland工厂，不久就研制出了DC4点火密封材料，用于第二次世界大战高空飞机上，后来该公司逐渐发展成为世界上最大的专业生产有机硅产品的厂家之一。

　　二、全球有机硅生产情况有机硅单体及中间体生产集中于发达国家，并且生产规模不断扩大。

　　有机硅单体生产的原理并不复杂，但是生产工艺复杂、流程长、技术含量高，长期以来，只有美国、日本、法国、德国等少数发达国家有这一生产技术，并在行业内形成技术垄断，所以世界上从事有机硅单体工业生产的厂家并不多。全世界甲基硅单体生产能力约1200kt/a，折合硅氧烷600kt/a。主要集中在：（见下表）公司名称产量（单位：千吨/年）美国道康宁公司（Dow Corning）300美国通用电气有机硅公司（GE）200德国瓦克化学（Waker）160日本信越化学（Shinetsu）110法国罗纳—普朗克化学（Rhone-Polenc）100这些大公司占有了全球80%以上的生产能力。其中以道康宁公司的生产能力为最。其他还有美国威特科（Witco）、德国许耳斯（Hüls）、拜耳（Bayer）、日本东芝、东丽等公司也有相当规模生产能力，而俄罗斯、东欧、中国被认为是从事小规模生产的国家和地区。

　　三、国外有机硅市场情况自从美国道康宁公司首先将有机硅产品实现工业化以来，至今已近半个世纪。现在世界上主要有美、德、日、法、英、俄等十几个国家生产，并一直保持着较高的发展速度，成为新型合成材料中最能适应时代要求和发展最快的品种之一。至90年代，有机硅企业已发展成为典型的资本密集、技术密集型企业，在国民计生中占有重要地位。

　　1997年主要厂商的有机硅产品销售额厂商名称销售额（亿美元）美国道康宁公司（Dow Corning）26.44美国通用电器有机硅公司（GE）10.30日本信越化学（Shinetsu）8.12德国瓦克化学（Waker）7.75美国威特科（Witco）4.73法国罗纳—普朗克化学（Rhone-Polenc）4.70道康宁是世界上最大的有机硅生产商，约占世界市场35～40%的市场份额，以26.44亿美圆的良好的业绩仍稳作头把交椅，是第二名GE有机硅的两倍多。虽然不断有公司扩大规模和兼并联合，但道康宁和GE的位置一时还难以撼动，目前主要集中在第三、四名的争夺上。

　　四、国内有机硅生产及市场现状分析我国的有机硅工业起步于五十年代初，先后建立了研究、试验和小型生产装置，六十年代有多套小型装置投入了生产，有机硅产品多为军工配套单台能力小，综合利用差；七十年代，采用了流态化床和高效能的分离技术，掌握了甲基、乙基和苯基单体的生产技术，为制备多品种的有机硅创造了条件，七十年代末在国防、科技、日常生活等国民经济各个领域开始推广应用；八十年代组织攻关推广，转向民用，先后建立几套甲基单体生产装置；九十年代星火化工厂建成万吨装置，为赶上世界水平奠定了基础。

　　1、硅橡胶工业发展情况（1）热硫化硅橡胶我国，热硫化硅橡胶主要用于电子电气工业、办公自动化装备及汽车工业，随着国民经济的发展，对热硫化硅橡胶的需求正以每年不低于20%的速度增长。热硫化硅橡胶生产技术复杂，产品附加值高，在世界有机硅市场上，其销售量份额约占10%，销售额则高达30～40%。在发达国家，热硫化硅橡胶生胶及混炼胶的生产规模和生产技术已达到较高水平，早在60年代初期美国Dow Corning公司就有了千吨级连续聚合装置。在我国最早从事热硫化硅橡胶研究和和生产的单位主要有晨光化工研究院和吉化公司研究院等，第一套生产装置建于1960年，生产规模为5t/a。到现在，全国已建成生胶生产装置40多套，总生产能力近8万吨。但国内的硅橡胶生产厂家普遍存在生产效率低，配套技术不完善，生产高档次混炼胶少等问题。据不完全统计，2003年我国热硫化硅橡胶生胶产量为4万吨以上，而当年我国混炼胶实际消费量近10万吨，高品质的混炼胶大部分依赖进口。目前我国硅橡胶混炼胶消费量超过世界消费量的10%，增长最快的硅混炼胶应用领域是制作导电按键（key pads）。生产厂集中在深圳、厦门、南通等地区，按键胶已成为热硫化硅橡胶的最大用户；硅橡胶绝缘子及避雷器是代替瓷、玻璃钢绝缘子、避雷器的第三代产品，可在恶劣的气候环境中使用，现在国外已将其大量用于输变电系统中，我国在沿海发达地区已开始采用，市场前景十分广阔；用硅橡胶制作的汽车用密封胶在我国用量达数万吨，其中热硫化硅橡胶约3000吨，而且随着汽车档次的提高，硅橡胶的用量还会大幅度增加；此外，硅橡胶在电力电缆、核电站、船舶等的控制电缆，电子机器的内部配线，电动机、彩电等的引出线方面都有很好的应用前景。在民用方面，用热硫化硅橡胶制造的哺乳瓶的奶嘴、热水瓶塞子、高压锅垫圈以及食品自动售货机的软管等已大量使用，一些生胶和混炼胶已出口到国外，如晨光化工研究院的奶嘴用混炼胶连续几年出口到伊朗，标志着我国硅橡胶产品已经进入国际市场。在现代医学领域，硅橡胶已获得十分广泛又重要的用途，如用于制造硅橡胶防噪音耳塞、硅橡胶胎头吸引器、人造血管、鼓膜修补片、人造气管、人造肺、人造骨、硅橡胶十二指肠管等，功效都十分理想。

　　（2）室温硫化硅橡胶（RTV）RTV主要作为粘接密封剂、灌封材料和模具。共中用量最大的种类是应用于建筑及装饰市场的密封剂产品（俗称“玻璃胶”），主要用于如玻璃幕墙以及高层建筑等新型建筑形式的粘接密封要求。在发达国家，有机硅密封剂的用量近几年大多保持了10%以上的年增长速度。据统计资料显示，我国2000年有机硅密封胶的消耗量达5万吨以上，并正以年均20%--30%的速度增长。其中硅酮建筑密封胶国内市场大部分被国外的道康宁公司、GE公司等占据。近年来，随着技术水平的提高和市场需求的扩大，硅酮密封胶生产迅猛发展，许多企业投资建厂或扩大规模，已形成浙江、广东两大硅酮密封胶生产基地。随着有机硅行业的技术进步，国产硅酮结构胶的质量有了大幅度提高，再加上国产结构胶的价格比进口胶低得多，使得国产胶在性能价格比上占有绝对的优势。另一方面，国内厂家供货及时，并能为用户提供快捷、周到的服务，国产品牌几年来使用效果良好，赢得了越来越多的用户，国产结构胶的市场占有率已从几年前的10%上升到了50%以上。

　　2、我国有机硅产品消费市场情况我国是有机硅产品最具潜力的市场。近几年我国有机硅单体消费量逐年攀升，大约以每年20%以上的速度递增，增长速度相当快，如果把进口有机硅制品也计算在内，其消费量还要大。虽然国内生产能力和产量也大幅增加，但远远不能满足国内市场的需要，供需之间存在很大的缺口，进口量逐年增长。

　　据海关统计，1994～1998年我国有机硅氧烷进口量5年增长2.7倍，缺口越来越大。1998年中国大陆甲基氯硅烷产量接近20kt；而同期初级聚硅氧烷进口量达31kt，1999年进口量突破40kt，这还不包括从走私渠道近来的货。如果按近年亚洲市场平均增长速度12%推算，2000年中国市场有机硅材料（产品）消费量可达40～50kt/a，折合有机硅单体需求达110～125kt以上，而国内单体总生产能力仅为55kt/a，按90%的开工率计，仅能提供50kt/a甲基氯硅烷，缺口达60～75kt/a，不足实际用量的1/2；至2004年需求量即可高达150kt以上，届时国内产量显然更难以满足需求。有机硅工业必须尽快在规模上有所突破才可能改变这种情况，但由于受各种情况的限制，国内供应不足的状况恐怕还得持续若干年。为此，有机硅已被列为国家重点鼓励发展的产业之一。

　　以硅氧烷计2000年约有10万吨，硅油占45%，硅树脂占13%，其中硅橡胶占39%。

　　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%。

　　随着近年来国内电子电气，建筑及汽车工业的快速发展，对硅橡胶的需求量也将急剧增加。根据中国目前的条件及发展趋势，可以预计在未来10年内中国将会成为全球性的电子电器制造基地，届时该制造领域也将对本土提供的原材料有更大的需求。

　　3、硅橡胶工业存在问题及发展建议（1）热硫化硅橡胶　世界上发达国家的硅橡胶的产量及消费量都已达到了很高的水平，而且发展十分迅速。虽然我国近几年来在HTV的生产技术和生产能力方面有了很大的提高，并且已有一些硅橡胶的生产技术和产品进入了国际市场。但全面地讲，我国的硅橡胶工业与国际先进水平相比，仍有不小的差距。因此，开发和建立较大的具有经济规模的热硫化硅橡胶生胶及混炼胶装置，开发混炼胶系列品种特别是高品质品种，对于改变我国混炼胶在产量和品种上都要依赖国外的现状，促进我国有机硅及其相关行业技术进步有着十分重要的意义。

　　（2）室温硫化硅橡胶，以单组份密封胶为例，由于无序的市场竞争，大多数生产厂家为了降低成本，采用价格较低的回收料作为主要原料，所采用的交联剂也大多为一些小厂的产品，质量不稳定，从而造成最终产品的整体质量下降，性能受到影响。高性能的密封胶主要还是使用的进口和进口分装产品，如幕墙用的结构胶以及耐候胶等。这些都是今后应该注意解决的问题。

　　高性能建筑密封胶和加成型硅橡胶是研发热点。建筑密封胶着重是提高表干时间和硫化时间，及与基材的粘接性，尤其是与浇筑混凝土的粘接性。同时应实现连续化生产，克服间歇式配胶工艺存在的生产稳定性较差，损耗较大，功效不高等缺点。加成型硅橡胶主要是提高其柔软性和透明度，还有就是开发单组分加成型硅橡胶。用于其他特种用途的硅橡胶，如阻燃硅橡胶灌封料、高阻尼硅橡胶、高耐蚀高抗撕硅橡胶、抗电磁干扰硅橡胶、耐高温（350℃以上）硅橡胶等，虽然总的需求量不是很大，但对我国的国防建设和尖端科技以及国民经济的发展都有着不可替代的作用，这些也需要我们下大力气去开发研究。

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