有机硅产业：上下而求索
2016-04-21
中国氟硅有机材料工业协会近日提供的一份资料显示：２０１３年有机硅单体产能已达到２２０万吨，产量达到１６０万吨，占全球总产量的３０％以上；表观消费量为１６０万吨，成为世界最大有机硅产品消费国，自给率超过９５％。显然，我国已成为有机硅产品生产大国，但与此同时，有机硅单体产能过剩、高端产品匮乏、自主创新能力薄弱等问题依然制约着产业发展。对此，业内专家建议从“上下”两头入手解决。
提高效率上新技术
据中国氟硅有机材料工业协会有机硅专委会秘书长杨晓勇介绍，我国有机硅产业起步于上世纪５０年代，经过６０多年的发展，产业规模和技术水平都取得长足进步，主要产品从大部分依赖进口到可以自给自足，且部分产品还有出口。特别是近１０年，行业技术水平提升较快，与国外先进水平的差距不断缩小。
“虽然我国主要有机硅产品实现了国产化，但许多高性能的专用产品仍缺乏，特别是应用在国防军工等高技术领域的材料依旧被国外公司所垄断，极大阻碍了我国高技术领域的发展。”杨晓勇表示。
如何化解基础、通用型产品过剩与高端产品不足的矛盾，提升产业竞争力？杨晓勇认为，从技术角度讲，首先是要在上游有机硅单体的合成上做工作，开发新型高效流化床反应器、开展单体合成工艺的技术研究，提高初级产率和氯甲烷转化率、降低物耗能耗。
杨晓勇表示，我国在有机硅单体生产上，无论是流化床的设计还是合成工艺，都与国外先进水平存在巨大差距，特别是体现在初级产率和单体转化率上。比如，我国氯甲烷的单体转化率普遍只有３０％左右，而国外先进水平却能达到６０％－７０％。同样进去一批原料，我国装置产出的产品量只有国外的一半，这就意味着我们要对氯甲烷进行反复回收，消耗大量能源。具体看，我国中等偏上的有机硅装置综合能耗水平比国外高出３０％，水平低的甚至比国外高出２倍以上。
另据了解，我国目前采用的甲基苯基硅氧烷合成技术，在反应过程中会产生多氯联苯，分离提纯困难，而其纯度不高也会影响下游的硅胶在一些高技术领域的应用。因此，开发非氯硅烷的甲基苯基硅氧烷合成路线势在必行。
如果说有机硅单体技术还只是在原来合成路线上做些改动，更具挑战性的则是国际上正悄然兴起的一个全新的颠覆性合成工艺——它不需将硅石高温还原成单质硅，再与卤代烃反应制得硅卤烷，而是在常温下将硅石电解与甲醇反应直接合成硅氧烷单体。
“这方面的信息我们早就关注到了，协会也一直在考虑成立一个产业技术联盟开展相关工作。但没想到的是，国外的研究工作进展这么快，而且合成条件这么温和简单。”杨晓勇表示，“我们一定要高度重视这一技术的进展情况，尽快组织起研究所、高校和企业共同参与的产业技术联盟，开展相关研究工作。这是一项战略性和前瞻性的研究课题，是节约资源、绿色环保、降低成本的重大技术创新，是有机硅行业要想实现可持续发展必须做好的工作。”
据中国氟硅有机材料工业协会有机硅专委会秘书长杨晓勇介绍，我国有机硅产业起步于上世纪５０年代，经过６０多年的发展，产业规模和技术水平都取得长足进步，主要产品从大部分依赖进口到可以自给自足，且部分产品还有出口。特别是近１０年，行业技术水平提升较快，与国外先进水平的差距不断缩小。
“虽然我国主要有机硅产品实现了国产化，但许多高性能的专用产品仍缺乏，特别是应用在国防军工等高技术领域的材料依旧被国外公司所垄断，极大阻碍了我国高技术领域的发展。”杨晓勇表示。
如何化解基础、通用型产品过剩与高端产品不足的矛盾，提升产业竞争力？杨晓勇认为，从技术角度讲，首先是要在上游有机硅单体的合成上做工作，开发新型高效流化床反应器、开展单体合成工艺的技术研究，提高初级产率和氯甲烷转化率、降低物耗能耗。
杨晓勇表示，我国在有机硅单体生产上，无论是流化床的设计还是合成工艺，都与国外先进水平存在巨大差距，特别是体现在初级产率和单体转化率上。比如，我国氯甲烷的单体转化率普遍只有３０％左右，而国外先进水平却能达到６０％－７０％。同样进去一批原料，我国装置产出的产品量只有国外的一半，这就意味着我们要对氯甲烷进行反复回收，消耗大量能源。具体看，我国中等偏上的有机硅装置综合能耗水平比国外高出３０％，水平低的甚至比国外高出２倍以上。
另据了解，我国目前采用的甲基苯基硅氧烷合成技术，在反应过程中会产生多氯联苯，分离提纯困难，而其纯度不高也会影响下游的硅胶在一些高技术领域的应用。因此，开发非氯硅烷的甲基苯基硅氧烷合成路线势在必行。
如果说有机硅单体技术还只是在原来合成路线上做些改动，更具挑战性的则是国际上正悄然兴起的一个全新的颠覆性合成工艺——它不需将硅石高温还原成单质硅，再与卤代烃反应制得硅卤烷，而是在常温下将硅石电解与甲醇反应直接合成硅氧烷单体。
“这方面的信息我们早就关注到了，协会也一直在考虑成立一个产业技术联盟开展相关工作。但没想到的是，国外的研究工作进展这么快，而且合成条件这么温和简单。”杨晓勇表示，“我们一定要高度重视这一技术的进展情况，尽快组织起研究所、高校和企业共同参与的产业技术联盟，开展相关研究工作。这是一项战略性和前瞻性的研究课题，是节约资源、绿色环保、降低成本的重大技术创新，是有机硅行业要想实现可持续发展必须做好的工作。”
加快石油基材料替代
在化学元素周期表中，碳（Ｃ）和硅（Ｓｉ）属同族元素，但在石油资源被人类利用了１００多年后的今天，有机碳材料和有机硅材料却面临完全不同的命运：以石油基为原料的碳基高分子材料正受到原油供应紧张的威胁，产品价格逐年上涨，资源匮乏的压力越来越大；而以二氧化硅（主要来自于石头和沙子）为原料的硅基高分子材料，受益于技术进步和新工艺开发，产品价格逐步下降，而材料性能却不断提升。在高分子材料上，Ｓｉ元素对Ｃ元素的竞争性替代已经拉开帷幕。早在８年前就有人指出，有机硅将成为未来高分子材料的王者。这样的预言，目前正转化为现实。
杨晓勇认为，替代石油基合成材料是有机硅产业的一个重要发展方向。２０１３年我国石油对外依存度达到５８．１％，石油供应安全风险不言而喻。而有机硅以金属硅、煤炭和海盐为原料，完全不依赖石油和天然气，而且有机硅高分子材料的许多性能与石油基合成材料相近或存在优势互补，是后者理想的替代品。目前，我国已在有机硅密封材料、导热材料和绝缘材料以及通用橡胶和塑料的改性方面取得了较大进展，未来在医疗用品、运动器材以及导热、绝缘、密封等领域将逐步发挥作用。
杨晓勇进一步强调，以硅石为原料直接合成有机硅单体的工艺一旦开发成功，有机硅合成材料的价格将大幅下降，现在卖十几元１千克的产品将来可能降到几元钱，这会极大刺激下游需求的增长，为有机硅产业在石油基替代领域的发展打开巨大空间。
石油和化学工业规划院院长助理张方则认为，目前硅材料与石油基材料融合发展已是大势所趋，用有机硅对丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂进行共聚改性，可节省部分石油基材料，又可大幅提升石油基材料的耐温性、韧性、自洁性，一举两得。
在化学元素周期表中，碳（Ｃ）和硅（Ｓｉ）属同族元素，但在石油资源被人类利用了１００多年后的今天，有机碳材料和有机硅材料却面临完全不同的命运：以石油基为原料的碳基高分子材料正受到原油供应紧张的威胁，产品价格逐年上涨，资源匮乏的压力越来越大；而以二氧化硅（主要来自于石头和沙子）为原料的硅基高分子材料，受益于技术进步和新工艺开发，产品价格逐步下降，而材料性能却不断提升。在高分子材料上，Ｓｉ元素对Ｃ元素的竞争性替代已经拉开帷幕。早在８年前就有人指出，有机硅将成为未来高分子材料的王者。这样的预言，目前正转化为现实。
杨晓勇认为，替代石油基合成材料是有机硅产业的一个重要发展方向。２０１３年我国石油对外依存度达到５８．１％，石油供应安全风险不言而喻。而有机硅以金属硅、煤炭和海盐为原料，完全不依赖石油和天然气，而且有机硅高分子材料的许多性能与石油基合成材料相近或存在优势互补，是后者理想的替代品。目前，我国已在有机硅密封材料、导热材料和绝缘材料以及通用橡胶和塑料的改性方面取得了较大进展，未来在医疗用品、运动器材以及导热、绝缘、密封等领域将逐步发挥作用。
杨晓勇进一步强调，以硅石为原料直接合成有机硅单体的工艺一旦开发成功，有机硅合成材料的价格将大幅下降，现在卖十几元１千克的产品将来可能降到几元钱，这会极大刺激下游需求的增长，为有机硅产业在石油基替代领域的发展打开巨大空间。
石油和化学工业规划院院长助理张方则认为，目前硅材料与石油基材料融合发展已是大势所趋，用有机硅对丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂进行共聚改性，可节省部分石油基材料，又可大幅提升石油基材料的耐温性、韧性、自洁性，一举两得。
加强高端产品开发
如果说有机硅上游面临的更多的是挑战，那么下游面对的则是更多的机遇。
据杨晓勇介绍，近１０年来我国硅氧烷消费量年均增长率约为２０％。２０１３年，中国硅氧烷表观消费量达８１．２万吨，同比增长１５．５％，销售额约３００亿元，我国已成为全球有机硅材料最大消费国。尽管如此，我国有机硅产业才刚刚进入高速增长期，未来不仅传统领域对其需求还将持续较快增长，新产品和新用途也会层出不穷，为有机硅行业提供巨大发展空间。
据悉，有机硅的下游产品分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类，产品品种达数千个，而应用领域除了建筑、电力、机械加工、纺织、皮革、日用品、个人护理用品、医药等传统领域外，近年在太阳能、风电、高铁、汽车、电子信息技术、医疗卫生以及高端制造、节能环保等产业中的应用也不断拓展。而且，这些新兴领域大多采用高性能、专用化、精细化的有机硅产品，这部分产品恰恰集中在我们尚未涉足且潜力巨大的细分市场上，大多数产品国内还不具备自主开发能力和生产能力。因此，加快对下游高技术领域的渗透，已成为国内有机硅产业界的共识。
“目前中国有机硅行业的产品主要集中在中低端市场，而高科技含量的高端产品大部分被国外公司垄断，国内少有企业涉足。未来中国有机硅产业应在这方面下功夫。”成都硅宝科技股份有限公司总经理王有治表示。
王有治以汽车密封胶为例，介绍了其市场前景。他说：“汽车上用到的密封胶材料有２０多种，国产硅胶只在车灯和发动机上有少量应用，而挡风玻璃、内饰、车边胶、底盘等部件上用到的全部是国外品牌。”
王有治还给出了一组数据，通常情况下，一辆轿车上用到的有机硅密封胶占轿车重量的５％左右。以一辆轿车重１吨计算，有机硅材料用量约几十千克，而２０１３年中国汽车产销量超过２０００万辆，这样算下来，仅汽车行业每年消费的有机硅就超过１００万吨。可惜的是，如此大量的下游市场却鲜有中国企业的身影。
“国际上大的汽车生产商对于材料的性能、质量、安全性等要求十分苛刻，要通过他们的全程考察和认证至少要３－５年。可一旦进入供应商的名单，别的厂商想替代也是很难的。因此这个行业的收益非常好，毛利率一般在５０％以上。国内有志于做大做强的企业应该在这方面努力。”王有治如是说。
如果说有机硅上游面临的更多的是挑战，那么下游面对的则是更多的机遇。
据杨晓勇介绍，近１０年来我国硅氧烷消费量年均增长率约为２０％。２０１３年，中国硅氧烷表观消费量达８１．２万吨，同比增长１５．５％，销售额约３００亿元，我国已成为全球有机硅材料最大消费国。尽管如此，我国有机硅产业才刚刚进入高速增长期，未来不仅传统领域对其需求还将持续较快增长，新产品和新用途也会层出不穷，为有机硅行业提供巨大发展空间。
据悉，有机硅的下游产品分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类，产品品种达数千个，而应用领域除了建筑、电力、机械加工、纺织、皮革、日用品、个人护理用品、医药等传统领域外，近年在太阳能、风电、高铁、汽车、电子信息技术、医疗卫生以及高端制造、节能环保等产业中的应用也不断拓展。而且，这些新兴领域大多采用高性能、专用化、精细化的有机硅产品，这部分产品恰恰集中在我们尚未涉足且潜力巨大的细分市场上，大多数产品国内还不具备自主开发能力和生产能力。因此，加快对下游高技术领域的渗透，已成为国内有机硅产业界的共识。
“目前中国有机硅行业的产品主要集中在中低端市场，而高科技含量的高端产品大部分被国外公司垄断，国内少有企业涉足。未来中国有机硅产业应在这方面下功夫。”成都硅宝科技股份有限公司总经理王有治表示。
王有治以汽车密封胶为例，介绍了其市场前景。他说：“汽车上用到的密封胶材料有２０多种，国产硅胶只在车灯和发动机上有少量应用，而挡风玻璃、内饰、车边胶、底盘等部件上用到的全部是国外品牌。”
王有治还给出了一组数据，通常情况下，一辆轿车上用到的有机硅密封胶占轿车重量的５％左右。以一辆轿车重１吨计算，有机硅材料用量约几十千克，而２０１３年中国汽车产销量超过２０００万辆，这样算下来，仅汽车行业每年消费的有机硅就超过１００万吨。可惜的是，如此大量的下游市场却鲜有中国企业的身影。
“国际上大的汽车生产商对于材料的性能、质量、安全性等要求十分苛刻，要通过他们的全程考察和认证至少要３－５年。可一旦进入供应商的名单，别的厂商想替代也是很难的。因此这个行业的收益非常好，毛利率一般在５０％以上。国内有志于做大做强的企业应该在这方面努力。”王有治如是说。
