有机硅全产业链大科普
有机硅即有机硅化合物,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,其中以硅氧键(-SI-O-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷占总用量的90%以上。
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:生理惰性、表面张力低、耐高低温、电气绝缘、耐候性。
有机硅产业链分为上游-原料、中游-有机硅单体、中游-有机硅中间体、下游-有机硅产品四个环节。
一、上游-原料
1、金属硅又叫工业硅,呈灰色,因有金属光泽而得名,性硬且脆。
2、工业硅冶炼原理:SiO2+2C=Si+2CO↑
除上述主反应式反应外,实际涉及的副反应式有十余个。
工业硅工冶炼是以硅石和碳质还原剂(石油焦、洗精煤、木炭等)以及疏松剂(木片、木块、玉米芯、松子球、椰子壳等)为原料,在矿热炉内连续进行的电热化学反应过程。
石油化工、煤化工、天然气、氟化工、有机硅、氯碱、聚酯七大行业价值产业链高清大图
3、工业硅生产工艺流程见图:
二、中有—有机硅中间体
DMC:二甲基环硅氧烷混合环体
初级形态二甲基环体硅氧烷是以二甲基二氯硅烷为主要原料,经过水解合成,以硅氧(Si-O)键为主链,硅原子上直接连接有机基的有机-无机化合物。是有机硅的主要中间体。
初级形态二甲基环体硅氧烷分子结构呈现环状,主要包括六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、十二甲基环六硅氧烷(D6)、以及六甲基环三硅氧烷(D3)及或八甲基环四硅氧烷(D4)及或十甲基环五硅氧烷(D5)及或十二甲基环六硅氧烷(D6)含量达到50%以上的无色透明或乳白色液体,可燃,无异味,不溶于水, 溶于苯等有机溶剂。
三、下游-有机硅产品
1、107胶和生胶
107胶:属于有机硅产品,是一种无色透明流动液体。其化学名称为:羟基封端聚三甲基聚氧烷。它具有优异的电绝缘性和耐高低温性,闪电高,凝固点低,可在-50℃~+250℃条件下长期使用,粘温系数小、压缩率大、表面张力低、憎水防潮性好。
生胶:未经硫化(交联)的基础聚硅氧烷,称为硅生胶(简称生胶),它是一类高摩尔质量的线型聚二有机基硅氧烷。由于分子间易于滑移,冷态下即可慢慢流动,故直接应用的价值不大。生胶需与各种配合剂(如填料、结构控制剂、添加剂及硫化剂等)混合成胶料(混炼胶),再经加热、加压下成型硫化,方能得到不同用途的硅橡胶制品。
2、根据有机硅产品类型不同应用到终端领域也不同。
有机硅下游产品主要分为4种,分别为硅橡胶、硅油、硅树脂、硅烷偶联剂,其中硅橡胶分为室温胶和高温胶两大类。硅橡胶和硅油终端广泛用于建筑建材和电子电器领域,两者合计总量占到有机硅产品市场的87%左右。
详细来看:
硅橡胶由于其耐疲劳、耐高低温、优良的电绝缘性等优良的性能应用领域广泛,其终端应用覆盖电子电器、建筑建材、航空航天、化工医疗、光伏等多个领域,在“双碳”目标的推动,我国光伏装机量迎来迅速增长,2022年我国预计新增光伏装机量预计为100GW,同比增加79.2%,数据显示平均1GW光伏装机量需消耗有机硅产品1300吨,因此光伏行业的高速发展也将带动有机硅在光伏领域的需求增长。
硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力,因此被广泛用作绝缘、润滑、防震油以及日用化妆品的消泡剂和纺织用处理剂等领域。
硅树脂具有突出的耐候性,即使在紫外线强烈照射下也耐泛黄,是任何一种有机树脂所望尘莫及的。
硅烷偶联剂因为其耐水、耐候等性能主要用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂,其往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基团;一种基团可以和被粘的骨架材料结合;而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合,从而在粘接界面形成强力较高的化学键,大大改善了粘接强度。
气相白炭黑是一种松散、无定形、无毒、无味、无嗅,无污染、白色粉末状的非金属化合物,其原生粒径介于7~80nm之间,比表面积一般大于100㎡/g所以又称“纳米白炭黑”。由于其纳米效应在材料中表现出卓越的补强、增稠、绝缘性质被广泛用于添加剂、脱色剂、橡胶补强剂。
来源:SMM硅界、SheJiMall