1 有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成

1.1 產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈由原料、單體、中間體、深加工產(chǎn)品四個環(huán)節(jié)組成。

（1）生產(chǎn)有機(jī)硅的基礎(chǔ)原料主要有金屬硅、甲醇、氯化氫及其他配合劑。

最重要的有機(jī)硅單體是甲基氯硅烷，占單體總量的90%以上，是整個有機(jī)硅工業(yè)的基礎(chǔ)和支柱。

（2）有機(jī)硅中間體主要有各種硅氧烷環(huán)體及基礎(chǔ)硅油、硅橡膠產(chǎn)品基礎(chǔ)膠料等。

（3）由有機(jī)硅單體及其中間體出發(fā)，經(jīng)不同反應(yīng)，或添加各類填料及助劑，進(jìn)一步加工成硅油、硅橡膠、硅樹脂等各種終端產(chǎn)品。

（4）硅烷偶聯(lián)劑和氣相法白炭黑是兩大類特殊的硅化學(xué)品，它們不但是硅橡膠的重要添加劑和改性劑，還廣泛用于其它許多行業(yè)。有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成如圖1所示。

1 有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成示意

1.2 有機(jī)硅材料的特點(diǎn)

聚二甲基硅氧烷的結(jié)構(gòu)式如下：

其中n為二甲基硅烷聚合度。當(dāng)n＜3 000，聚二甲基硅氧烷被稱為硅油；粘度為0.65～1 000 cSt沲的硅油稱為低粘度硅油；粘度為1000～500 000 cSt的硅油稱為高粘度硅油；粘度＞500 000 cSt的硅油稱為特種硅油；當(dāng)n在3 000～10 000時，聚二甲基硅氧烷被稱為硅膠，是硅橡膠的基本材料。當(dāng)n＞10 000并且是高度交聯(lián)的聚合物時，聚二甲基硅氧烷被稱為硅樹脂。

有機(jī)硅分子主鏈柔順，側(cè)基或端基多樣化，是一種分子水平上的有機(jī)/無機(jī)雜化材料，兼具高分子易設(shè)計加工和無機(jī)材料的高穩(wěn)定性特點(diǎn)，多種性能優(yōu)良，對復(fù)雜甚至苛刻的應(yīng)用環(huán)境具有良好的適應(yīng)性。有機(jī)硅材料特點(diǎn)如圖2所示。

2 有機(jī)硅材料特點(diǎn)示意

2 有機(jī)硅產(chǎn)品用途

2.1 硅樹脂是我國首先研制成功的有機(jī)硅膠產(chǎn)品

硅樹脂是我國首先研制成功的有機(jī)硅產(chǎn)品，曾用于朝鮮戰(zhàn)場武器裝備防潮及飛機(jī)尾部噴管耐高溫涂料、應(yīng)用于天安門廣場人民英雄紀(jì)念碑的防潮處理、水輪發(fā)電機(jī)等。

武漢大學(xué)先后研發(fā)的用于毛主席水晶棺表面涂層保護(hù)的有機(jī)硅防霧劑、原子彈爆炸高空及地下攝影儀鏡頭保護(hù)材料、航空彩色錄像磁粉用有機(jī)硅改性材料、通訊衛(wèi)星專用計算機(jī)磁記錄材料等都是有機(jī)硅材料。

2.2 有機(jī)硅產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用

（1）建筑：建筑密封膠。防水施工作為表面處理劑用于磚、瓦、天然石、石膏、水泥、陶瓷等建筑材料的表面處理，以及地下室、游泳池、水塔、隧道等工程的防水處理。耐高溫、耐氧化、耐潮濕、耐極端溫度、耐化學(xué)性等特性，可以保證建筑在風(fēng)吹雨淋的情況下，有十年以上的良好密封效果。

（2）電子電器：電腦器件的各種結(jié)構(gòu)性粘接密封、LED燈封裝。有機(jī)硅密封膠保護(hù)敏感的電子組件及元件免受外界污染或移動的影響。

（3）航空航天：用于儀表油、阻尼油、特種液壓油、高級涂層等。“這只是我一個人的一小步，但卻是整個人類的一大步。”這句話隨著1969年美國登月的成功而為全世界人民所熟知，美國宇航員阿姆斯特朗在月球表面留下了人類的第一個腳印，他當(dāng)時所穿靴子的靴底材質(zhì)就是由道康寧公司生產(chǎn)的有機(jī)硅橡膠。

（4）日化：有機(jī)硅用于化妝品最早是從1950年道康寧公司生產(chǎn)的擦手霜開始的。而今，有機(jī)硅已成功地應(yīng)用到香水、發(fā)蠟、護(hù)發(fā)素、唇膏、剃須膏、去臭汗劑、眼影膏、指甲油和防曬油等化妝品領(lǐng)域，品類多達(dá)數(shù)百種。

（5）紡織印染：聚二甲基硅氧烷作為最早的印染助劑用有機(jī)硅，大大提高了衣物的耐洗性；羥基聚硅氧烷則提高了衣物的抗皺性；聚醚改性有機(jī)硅則提高了布料的抗靜電能力。氨基改性有機(jī)硅柔軟劑具有使織物染色增深效果。

（6）汽車：有機(jī)硅密封膠可以保證車燈擁有更好的氣密性、透光度；灌封膠材料是汽車電子裝置中的最主要用膠，保護(hù)發(fā)動機(jī)控制模塊、點(diǎn)火線圈、整流器；有機(jī)硅添加劑可長期降低PC/ABS零部件內(nèi)的摩擦系數(shù)，避免汽車座艙內(nèi)的噪聲。一輛車至少含有約3 kg聚硅氧烷。

（7）食品級硅橡膠：奶嘴、嬰兒勺等。

（8）飲食：硅樹脂油紙具有不粘連、防水、防油以及高耐熱（230℃）等特性。

（9）醫(yī)療：硅橡膠材料具有良好的生物相容性，包括生理惰性和無毒等特點(diǎn)，與人體組織接觸不易發(fā)生不良反應(yīng)等特點(diǎn)，因此，有機(jī)硅橡膠在醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前，硅橡膠主要用在醫(yī)療器械、口腔材料、人造器官、組織替代品等方面。

硅橡膠材料用作醫(yī)用導(dǎo)管，例如胃管、減壓管、毛細(xì)引流管、腹腔引流管以及導(dǎo)尿管等。病人在做胃鏡時，會先喝一種液體，就含有硅油。因?yàn)槲盖缓湍c道含有大量氣泡和黏膜，而硅油具有消泡作用，可以使胃鏡檢查更為準(zhǔn)確。

3 有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及特點(diǎn)

3.1 有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)取得重大成就

我國研發(fā)有機(jī)硅產(chǎn)品是從1951年開始，主要為解決朝鮮戰(zhàn)場上通訊器材設(shè)備防潮問題。我國有機(jī)硅行業(yè)經(jīng)過60多年的發(fā)展，特別是改革開放40年的迅猛發(fā)展，有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)取得重大成就。

3.1.1 我國已成為世界有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)的最大原料基地

在有機(jī)硅單體的生產(chǎn)中，金屬硅塊超過原料成本的一半以上。自1986年我國開始批量生產(chǎn)金屬硅，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已在數(shù)量、品種、質(zhì)量及成本控制等方面取得了很大進(jìn)展。金屬硅塊主要集中在新疆、云南、四川、湖南等電力資源較為豐富的地區(qū)，主要生產(chǎn)企業(yè)有合盛硅業(yè)股份有限公司、云南永昌硅業(yè)股份有限公司、新疆東方希望有色金屬有限公司等。2017年我國金屬硅產(chǎn)能約460萬t/a，產(chǎn)量約為230萬t/a，占全球總產(chǎn)量的2/3。2013年金屬硅取消出口關(guān)稅后，金屬硅出口量大幅增長，2013—2016年，出口量都在77萬噸以上。2017年我國出口金屬硅83.8萬t，出口量占當(dāng)年產(chǎn)量的36%。這使得我國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)擁有重要的原料優(yōu)勢。

3.1.2 我國已成為有機(jī)硅材料最大生產(chǎn)國和消費(fèi)國

截止到2017年，全球有機(jī)硅單體生產(chǎn)能力已達(dá)到538萬t/a（甲基氯硅烷），其中，我國278.5萬t/a（含外資和合資企業(yè)產(chǎn)能），約占全球總產(chǎn)能的52%。

2009年我國有機(jī)硅材料消費(fèi)量（折合硅氧烷）超過40萬t，超過美國成為有機(jī)硅材料最大消費(fèi)國；2017年，我國硅氧烷產(chǎn)能超過全球總量的一半，產(chǎn)量和消費(fèi)量約占全球總量的40%，年銷售額超過450億元。最近十年，我國有機(jī)硅消費(fèi)年均增長率約17%，為全球平均值的3倍，已成為全球最大的有機(jī)硅生產(chǎn)國和消費(fèi)國。由于我國電子電器等有機(jī)硅下游產(chǎn)品大量出口，所以我國單位GDP的有機(jī)硅材料消費(fèi)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過發(fā)達(dá)國家；電子電器行業(yè)用有機(jī)硅材料主要是硅橡膠，目前我國有機(jī)硅材料消費(fèi)中硅橡膠的比例超過70%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過發(fā)達(dá)國家平均大約40%的消費(fèi)比例，如圖3所示。

3 我國及發(fā)達(dá)國家聚硅氧烷消費(fèi)結(jié)構(gòu)對比示意

3.1.3 我國有機(jī)硅單體生產(chǎn)在重要技術(shù)上取得突破

經(jīng)過多年的努力，我國已掌握了15萬t/a及以上單套有機(jī)硅單體裝置設(shè)計、運(yùn)行技術(shù)，部分生產(chǎn)企業(yè)通過多年摸索，在流化床設(shè)計、催化劑、硅粉和周期控制方面取得一定進(jìn)步。能耗、收率及選擇性等顯著改善，少數(shù)企業(yè)自主完成裝置改擴(kuò)建，并取得了良好的運(yùn)行效果，部分裝置成本水平接近外資在華同類裝置。所采用的催化劑體系與國外相同，流化床反應(yīng)器的直徑已達(dá)4m，二甲基二氯硅烷的選擇性平均在83%以上。盡管二甲基氯硅烷的選擇性與國外相比仍存在一定的差距，但通過管理和其他手段，有機(jī)硅單體的生產(chǎn)成本仍具有競爭能力，國內(nèi)外技術(shù)比較詳見表1。

注：①國內(nèi)各廠家水平不一，各有特點(diǎn)，也各有弱點(diǎn)，沒有一家是各項(xiàng)指標(biāo)均領(lǐng)先者。②本指標(biāo)是國內(nèi)水平的綜合：二甲選擇性83%～85%，硅單耗0.26 t/t，氯甲烷單耗0.87 t/t，銅單耗0.005 t/t，水解/裂解收率96%，氯甲烷合成甲醇單耗0.68 t/t，氯化氫單耗0.88 t/t，每噸粗單體得DMC/D4為0.4185 t。

我國甲基氯硅烷生產(chǎn)企業(yè)加大技術(shù)投入，在二甲基二氯硅烷選擇性、觸體產(chǎn)率、原材料消耗等方面有了明顯進(jìn)步。不少企業(yè)通過技術(shù)改造將流化床反應(yīng)器設(shè)計產(chǎn)能提高到15萬t/a，大幅度提高了生產(chǎn)效率；積極采用二甲濃酸加壓水解、水解物線環(huán)分離、高沸裂解、低沸歧化等新技術(shù)、新工藝，提高了原材料和副產(chǎn)物的有效利用率。

3.1.4 我國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)注重節(jié)能減排和綠色發(fā)展

近年來，我國有機(jī)硅企業(yè)更加重視清潔生產(chǎn)和安全環(huán)保工作，社會責(zé)任意識進(jìn)一步提高。全行業(yè)安全環(huán)保事故明顯減少，未發(fā)生重大安全環(huán)保事故；采用新技術(shù)、新工藝，強(qiáng)化循環(huán)利用，減少了原材料消耗；制定了《有機(jī)硅環(huán)體單位產(chǎn)品能源消耗限額》國家標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)通過工藝過程優(yōu)化等措施，有效減少了能源消耗，“十二五”末單位硅氧烷能耗較“十一五”末降低了10%以上。

3.1.5 我國有機(jī)硅單體及基礎(chǔ)聚合物供應(yīng)充足，多省份組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟

（1）通過國家產(chǎn)業(yè)政策的宏觀調(diào)控和市場調(diào)節(jié)，有機(jī)硅單體大規(guī)模重復(fù)建設(shè)的勢頭得到有效遏制，通過合并和轉(zhuǎn)產(chǎn)，產(chǎn)能集中度有所提高。

（2）110硅橡膠、107硅橡膠及二甲基硅油等基礎(chǔ)聚合物生產(chǎn)逐步向單體生產(chǎn)企業(yè)集中，裝置規(guī)模越來越大，自動化程度越來越高，有利于發(fā)揮單體企業(yè)的整體優(yōu)勢，降低生產(chǎn)成本，提高質(zhì)量穩(wěn)定性。

（3）有機(jī)硅單體和基礎(chǔ)聚合物供應(yīng)充足，價格低廉，為有機(jī)硅材料的大量應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。下游產(chǎn)品開發(fā)將提速，進(jìn)一步推動市場需求，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

（4）積極開展有機(jī)硅替代石油基合成材料研究，在密封材料、導(dǎo)熱和絕緣材料以及對通用橡膠和塑料的改性方面取得了較大進(jìn)展。有機(jī)硅及其改性材料、復(fù)合材料將加快對石油基合成材料的替代，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>

（5）有機(jī)硅材料的重要性逐漸得到地方主管部門的重視，為加強(qiáng)行業(yè)管理，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展，浙江、廣東、四川、山東等主要有機(jī)硅生產(chǎn)地區(qū)組建了有機(jī)硅行業(yè)協(xié)會或產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。

3.2 有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈特點(diǎn)

3.2.1 有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈主要產(chǎn)品現(xiàn)狀

有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈主要產(chǎn)品現(xiàn)狀，詳見表2。