有機硅，即有機硅化合物，是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物，習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物也當作有機硅化合物。其中，以硅氧鍵(-Si-O-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷，是有機硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應用最廣的一類，約占總用量的90%以上。

　　結(jié)構(gòu)

　　有機硅材料具有獨特的結(jié)構(gòu)：

　　(1) Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來;

　　(2) C-H無極性，使分子間相互作用力十分微弱;

　　(3) Si-O鍵長較長，Si-O-Si鍵鍵角大。

　　(4) Si-O鍵是具有50%離子鍵特征的共價鍵(共價鍵具有方向性，離子鍵無方向性)。

　　特點

　　由于有機硅獨特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性，廣泛應用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫(yī)療等行業(yè)，其中有機硅主要應用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長，應用領域不斷拓寬，形成化工新材料界獨樹一幟的重要產(chǎn)品體系，許多品種是其他化學品無法替代而又必不可少的。

　　生物體新陳代謝也需要有機硅參與，通常此類有機硅化學式表現(xiàn)為CH3(SiOH)3。有機硅對于身體各項功能起著重要的作用并且與礦物質(zhì)的吸收有著直接關系。人體平均擁有約七克硅，其數(shù)量遠遠超過其他重要礦物質(zhì)，如鐵。鐵和硅是人體必需的元素，對維持正常的新陳代謝是非常重要的作用。

　　有機硅材料按其形態(tài)的不同，可分為：硅烷偶聯(lián)劑(有機硅化學試劑)、生物活性有機硅、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性劑)、高溫硫化硅橡膠、液體硅橡膠、硅樹脂、復合物等。

　　基本介紹

　　有機硅產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)單元是由硅-氧鏈節(jié)構(gòu)成的，側(cè)鏈則通過硅原子與其他各種有機基團相連。因此，在有機硅產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中既含有"有機基團"，又含有"無機結(jié)構(gòu)"，這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機物的特性與無機物的功能于一身。與其他高分子材料相比，有機硅產(chǎn)品的最突出性能是：

　　耐溫特性

　　有機硅產(chǎn)品是以硅-氧(Si-O)鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，C-C鍵的鍵能為82.6千卡/克分子，Si-O鍵的鍵能在有機硅中為121千卡/克分子，所以有機硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下(或輻射照射)分子的化學鍵不斷裂、不分解。有機硅不但可耐高溫，而且也耐低溫，可在一個很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無論是化學性能還是物理機械性能，隨溫度的變化都很小。

　　耐候性

　　有機硅產(chǎn)品的主鏈為-Si-O-，無雙鍵存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有機硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力。有機硅中自然環(huán)境下的使用壽命可達幾十年。

　　電氣絕緣性能

　　有機硅產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅，而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。因此，它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料，被廣泛應用于電子、電氣工業(yè)上。有機硅除了具有優(yōu)良的耐熱性外，還具有優(yōu)異的拒水性，這是電氣設備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障。

　　生物特性

　　生物活性有機硅是人體必需的一種的營養(yǎng)素。有機硅是構(gòu)成人體組織和參與新陳代謝的重要元素。存于人體的每一個細胞當中，作為細胞構(gòu)建的支撐，同時幫助其他重要物質(zhì)如鎂，磷，鈣等吸收。人體只能通過食物不斷獲得有機硅。

　　科學家們認為，有機硅主要以三種形式存在于人體中：

　　(一)可溶性有機硅，占重量的10%

　　(二)百分之三十存在于各種細胞基質(zhì)

　　(三)60%用來合成蛋白質(zhì)這說明我們每天所需的有機硅是相當高。

　　如果要保持5年，10年甚至于是30年的年輕程度，每天攝入有機硅20-30毫克的有機硅尤為重要。

　　低表面張力和低表面能

　　有機硅的主鏈十分柔順，其分子間的作用力比碳氫化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氫化合物粘度低，表面張力弱，表面能小，成膜能力強。這種低表面張力和低表面能是它獲得多方面應用的主要原因：疏水、消泡、泡沫穩(wěn)定、防粘、潤滑、上光等各項優(yōu)異性能。

　　由于有機硅具有上述這些優(yōu)異的性能，因此它的應用范圍非常廣泛。它不僅作為航空、尖端技術(shù)、軍事技術(shù)部門的特種材料使用，而且也用于國民經(jīng)濟各部門，其應用范圍已擴到：建筑、電子電氣、紡織、汽車、機械、皮革造紙、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等。

　　有機硅材料按其形態(tài)的不同，可分為：硅烷偶聯(lián)劑(有機硅化學試劑)、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性劑)、高溫硫化硅橡膠、液體硅橡膠、硅樹脂、復合物等。

　　硅烷偶聯(lián)劑類

　　硅烷偶聯(lián)劑的應用一般有三種方法：

　　一是作為骨架材料的表面處理劑;二是加入到粘接劑中，三是直接加入到高分子材料中。從充分發(fā)揮其效能和降低成本的角度出發(fā)，前兩種方法較好。

　　硅烷偶聯(lián)劑的應用大致可歸納為三個方面：

　　1、用于玻璃纖維的表面處理，能改善玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大提高玻璃纖維增強復合材料的強度、電氣、抗水、抗氣候等性能，即使在濕態(tài)時，它對復合材料機械性能的提高，效果也十分顯著。在玻璃纖維中使用硅烷偶聯(lián)劑已相當普遍，用于這一方面的硅烷偶聯(lián)劑約占其消耗總量的50%，其中用得較多的品種是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。

　　2、用于無機填料填充塑料。可預先對填料進行表面處理，也可直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力，改善工藝性能和提高填充塑料(包括橡膠)的機械、電學和耐氣候等性能。

　　3、用作密封劑、粘接劑和涂料的增粘劑，能提高它們的粘接強度、耐水、耐氣候等性能。硅烷偶聯(lián)劑往往可以解決某些材料長期以來無法粘接的難題。

　　生物活性有機硅

　　可被生物體充分吸收的有機硅廣泛存在于植物中，比如小麥、燕麥等谷物類，到目前為止科學家發(fā)現(xiàn)含量最高的是馬鞭草(Equisetumarvense)。高純度液態(tài)生物可吸收利用的有機硅提取技術(shù)到目前為止僅有法國等部分發(fā)達國家掌握。

　　硅油

　　硅油是一種不同聚合度鏈狀結(jié)構(gòu)的聚有機硅氧烷。最常用的硅油是甲基硅油。硅油一般是無色(或淡黃色)，無味、無毒、不易揮發(fā)的液體。硅油不溶于水、甲醇、二醇和-乙氧基乙醇，可與苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶，稍溶于丙酮、二惡烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽壓、較高的閃點和燃點、較低的凝固點。隨著鏈段數(shù)n的不同，分子量增大，粘度也增高，固此硅油可有各種不同的粘度。硅油按化學結(jié)構(gòu)來分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氫硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羥基硅油、乙基含氫硅油、羥基含氫硅油、含氰硅油等;

　　從用途來分，則有阻尼硅油、擴散泵硅油、液壓油、絕緣油、熱傳遞油、剎車油等。硅油具有卓越的耐熱性、電絕緣性、耐候性、疏水性、生理惰性和較小的表面張力，此外還具有低的粘溫系數(shù)、較高的抗壓縮性)有的品種還具有耐輻射的性能。

　　有機硅乳液(是硅油的一種形式)主要有硅油織物柔軟整理劑;硅油乳液型消泡劑：是有機硅消泡劑中使用面最廣、用量最大的一種消泡劑。

　　硅橡膠

　　1、室溫硫化硅橡膠

　　室溫硫化硅橡膠(RTV)是六十年代問世的一種新型的有機硅彈性體，這種橡膠的最顯著特點是在室溫下無須加熱、如壓即可就地固化，使用極其方便。因此，一問世就迅成為整個有機硅產(chǎn)品的一個重要組成部分。室溫硫化硅橡膠已廣泛用作粘合劑、密封劑、防護涂料、灌封和制模材料，在各行各業(yè)中都有它的用途。

　　分類

　　室溫硫化硅橡膠按其包裝方式可分為單組分和雙組分室溫硫化硅橡膠，按硫化機理又可分為縮合型和加成型。因此，室溫硫化硅橡膠按成分、硫化機理和使用工藝不同可分為三大類型，即單組分室溫硫化硅橡膠、雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠和雙組分加成型室溫硫化液體硅橡膠。這三種系列的室溫硫化硅橡膠各有其特點：單組分室溫硫化硅橡膠的優(yōu)點是使用方便，但深部固化速度較困難;雙組分室溫硫化硅橡膠的優(yōu)點是固化時不放熱，收縮率很小，不膨脹，無內(nèi)應力，固化可在內(nèi)部和表面同時進行，可以深部硫化;加成型室溫硫化硅橡膠的硫化時間主要決定于溫度，因此，利用溫度的調(diào)節(jié)可以控制其硫化速度。

　　單組分室溫硫化硅橡膠

　　單組分室溫硫化硅橡膠的硫化反應是靠與空氣中的水分發(fā)生作用而硫化成彈性體。隨著鏈劑的不同，單組分室溫硫化硅橡膠可為脫酸型、脫肟型、脫醇型、脫胺型、脫酰胺型和脫酮型等許多品種。單組分室溫硫化硅橡膠的硫化時間取決于硫化體系、溫度、濕度和硅橡膠層的厚度，提高環(huán)境的溫度和濕度，都能使硫化過程加快。在典型的環(huán)境條件下，一般15～30分鐘后，硅橡膠的表面可以沒有粘性，厚度0.3厘米的膠層在一天之內(nèi)可以固化。固化的深度和強度在三個星期左右會逐漸得到增強。

　　單組分室溫硫化硅橡膠具有優(yōu)良的電性能和化學惰性，以及耐熱、耐自然老化、耐火焰、耐濕、透氣等性能。它們在-60～200℃范圍內(nèi)能長期保持彈性。它固化時不吸熱、不放熱，固化后收縮率小，對材料的粘接性好。因此，主要用作粘合劑和密封劑，其它應用還包括就地成型墊片、防護涂料和嵌縫材料等。許多單組分硅橡膠粘接劑的配方表現(xiàn)出對多種材料如大多數(shù)金屬、玻璃、陶瓷和混凝上的自動粘接性能。當粘接困難時，可在基材上進底涂來提高粘接強度，底涂可以是具有反應活性的硅烷單體或樹脂，當它們在基材上固化后，生成一層改性的適合于有機硅粘接的表面。單組分室溫硫化硅橡膠雖然使用方便，但由于它的硫化是依懶大氣中的水分，使硫化膠的厚度受到限制，只能用于需要6毫米以下厚度的場合。單組分室溫硫化硅橡膠的硫化反應是從表面逐漸往深處進行的，膠層越厚，固化越慢。當深部也要快速固化時，可采用分層澆灌逐步硫化法，每次可加一些膠料，等硫化后再加料，這樣可以減少總的硫化時間。添加氧化鎂可加速深層膠的硫化。

　　雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠

　　雙組分室溫硫化硅橡膠硫化反應不是靠空氣中的水分,而是靠催化劑來進行引發(fā)。通常是將膠料與催化劑分別作為一個組分包裝。只有當兩種組分完全混合在一起時才開始發(fā)生固化。雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠的硫化時間主要取決于催化劑的類型、用量以及溫度。催化劑用量越多硫化越快，同時擱置時間越短。在室溫下，擱置時間一般為幾小時，若要延長膠料的擱置時間，可用冷卻的方法。雙組分縮合型室溫硫化硅椽膠在室溫下要達到完全固化需要一天左右的時間，但在150℃的溫度下只需要1小時。通過使用促進劑進行協(xié)合效應可顯著提高其固化速度。

　　有機硅氟改性苯丙乳液的合成原理

　　雙組分室溫硫化硅橡膠可在一65～250℃溫度范圍內(nèi)長期保持彈性，并具有優(yōu)良的電氣性能和化學穩(wěn)定性，能耐水、耐臭氧、耐氣候老化，加之用法簡單，工藝適用性強，因此，廣泛用作灌封和制模材料。各種電子、電器元件用室溫硫化硅橡膠涂覆、灌封后，可以起到防潮(防腐、防震等保護作用。可以提高性能和穩(wěn)定參數(shù)。雙組分室溫硫化硅橡膠特別適宜于做深層灌封材料并具有較快的硫化時間，這一點是優(yōu)于單組分室溫硫化硅橡膠之處。雙組分室溫硫化硅橡膠硫化后具有優(yōu)良的防粘性能，加上硫化時收縮率極小，因此，適合于用來制造軟模具，用于鑄造環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯、聚氨酯、乙烯基塑料、石蠟、低熔點合金等的模具。此外，利用雙組分室溫硫化硅橡膠的高仿真性能可以在文物上復制各種精美的花紋。雙組分室溫硫化硅橡膠在使用時應注意：首先把膠料和催化劑分別稱量，然后按比例混合?；炝线^程應小心操作以使夾附氣體量達到最小。膠料混勻后(顏色均勻)，可通過靜置或進行減壓(真空度700毫米汞柱)除去氣泡,待氣泡全部排出后，在室溫下或在規(guī)定溫度下放置一定時間即硫化成硅橡膠。

　　雙組分加成型室溫硫化硅橡膠

　　雙組分加成型室溫硫化硅橡膠有彈性硅凝膠和硅橡膠之分，前者強度較低，后者強度較高。它們的硫化機理是基于有機硅生膠端基上的乙烯基(或丙烯基)和交鏈劑分子上的硅氫基發(fā)生加成反應(氫硅化反應)來完成的。在該反應中，不放出副產(chǎn)物。由于在交鏈過程中不放出低分子物，因此加成型室溫硫化硅橡膠在硫化過程中不產(chǎn)生收縮。這一類硫化膠無毒、機械強度高、具有卓越的抗水解穩(wěn)定性(即使在高壓蒸汽下)、良好的低壓縮形變、低燃燒性、可深度硫化、以及硫化速度可以用溫度來控制等優(yōu)點，因此是目.前國內(nèi)外大力發(fā)展的一類硅橡膠。

　　加成型室溫硫化硅橡膠

　　包裝方式一般是分A、B兩種組分進行包裝：將催化劑作為一種組分;交鏈劑作另一種組分。高強度的加成型室溫硫化硅橡膠由于線收縮率低、硫化時不放出低分子，因此是制模的優(yōu)良材料。在機械工業(yè)上已廣泛用來制模以鑄造環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯、聚苯乙烯、乙烯基塑料、石蠟、低熔點合金、混凝上等。利用加成型窒溫硫化

　　2、高溫硫化硅橡膠

　　高溫硫化硅橡膠是高分子量(分子量一般為40～80萬)的聚有機硅氧烷(即生膠)加入補強填料和其它各種添加劑，采用有機過氧化物為硫化劑，經(jīng)加壓成型(模壓、擠壓、壓延)或注射成型，并在高溫下交鏈成橡皮。這種橡膠一般簡稱為硅橡膠。

　　硅橡膠的補強填料是各種類型的白炭黑，它可使硫化膠的強度增加十倍。加入各種添加劑主要是降低膠的成本、改善膠料性能以及賦予硫化膠各種特殊性能如阻燃、導電等。

　　3、硅凝膠

　　這種膠硫化后成為柔軟透明的有機硅凝膠，可在-65～200℃溫度范圍內(nèi)長期保持彈性，它具有優(yōu)良的電氣性能和化學穩(wěn)定性能、耐水、耐臭氧、耐氣候老化、憎水、防潮、防震、無腐蝕,且具有生理惰性、無毒、無味、易于灌注、能深部硫化、線收縮率低、操作簡單等優(yōu)點，有機硅凝膠在電子工業(yè)上廣泛用作電子元器件的防潮、絕緣的涂覆及灌封材料，對電子元件及組合件起防塵、防潮、防震及絕緣保護作用。如采用透明凝膠灌封電子元器件,不但可起到防震防水保護作用，還可以看到元器件并可以用探針檢測出元件的故障，進行更換，損壞了的硅凝膠可再次灌封修補。有機硅凝膠由于純度高，使用方便，又有一定的彈性，因此是一種理想的晶體管及集成電路的內(nèi)涂覆材料,可提高半導體器件的合格率及可靠性;有機硅凝膠也可用作光學儀器的彈性粘接劑。在醫(yī)療上有機硅凝膠可以用來作為植人體內(nèi)的器官如人工乳房等，以及用來修補已損壞的器官等.

　　4、泡沫硅橡膠

　　泡沫硅橡膠硫化前呈液態(tài)，適宜作灌封材料。泡沫硅橡膠由于具有較高的熱穩(wěn)定性，良好的絕熱性、絕緣性、防潮性、抗震性，尤其是在高頻下的抗震性好，因此是一種理想的輕質(zhì)封裝材料。

　　美國道康寧公司研制成阻燃型室溫硫化泡沫硅橡膠DC3-6548。這種泡沫硅橡膠主要用于電線電纜通過處(例如屋頂、墻壁、樓房等處孔洞)的防火密封，阻燃性能非常好，其極限氧指數(shù)達39(絕大多數(shù)塑料的極限氧指數(shù)只有20)，使用壽命長達50年。這種阻燃室溫硫化泡沫硅橡膠已廣泛用于核電站、電子計算機中心、海上采油裝置等環(huán)境條件苛刻，或防火要求特別高的場所。

　　硅樹脂

　　硅樹脂是高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各種混合物，在有機溶劑如甲苯存在下，在較低溫度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始產(chǎn)物是環(huán)狀的、線型的和交聯(lián)聚合物的混合物，通常還含有相當多的羥基。水解物經(jīng)水洗除去酸，中性的初縮聚體于空氣中熱氧化或在催化劑存在下進一步縮聚，最后形成高度交聯(lián)的立體網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

　　硅樹脂是一種熱固性的塑料，它最突出的性能之一是優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性。250℃加熱24小時后，硅樹脂失重僅為2～8%。硅樹脂另一突出的性能是優(yōu)異的電絕緣性能，它在寬的溫度和頻率范圍內(nèi)均能保持其良好的絕緣性能。

　　鑒于上述特性,有機硅樹脂主要作為絕緣漆(包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等)浸漬H級電機及變壓器線圈，以及用來浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后制成電機套管、電器絕緣繞組等。用有機硅絕緣漆粘結(jié)云母可制得大面積云母片絕緣材料，用作高壓電機的主絕緣。此外，硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐涂料，金屬保護涂料，建筑工程防水防潮涂料，脫模劑，粘合劑以及二次加工成有機硅塑料，用于電子、電氣和國防工業(yè)上，作為半導體封裝材料和電子、電器零部件的絕緣材料等。

　　硅樹脂按其主要用途和交聯(lián)方式大致可分為有機硅絕緣漆、有機硅涂料、有機硅塑料和有機硅粘合劑等幾大類。

　　中國已成為有機硅材料的最大消費國。由于紡織，電子、電器產(chǎn)品的大量出口和國內(nèi)建筑、紡織、汽車、日化等行業(yè)對有機硅材料的旺盛需求，推動和促進了我國有機硅材料的發(fā)展。2010我國硅氧烷消費量達到55.5萬噸，占全球總量的36%，成為全球有機硅的最大消費國;中國以加工制造業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)格局，造成了中國有機硅消費結(jié)構(gòu)與全球其它國家和地區(qū)有很大差別，其它國家和地區(qū)硅橡膠和硅油占比平均，中國則以硅橡膠為主。

　　“十二五”期間，我國有機硅消費年均增長率預計將保持在18%左右，2015年硅氧烷消費量預計達到約130萬噸，折合有機硅單體約260萬噸。2010年，中國有機硅(折硅氧烷)產(chǎn)量約41萬噸;消費量55.5萬噸。有機硅一方面在傳統(tǒng)應用領域繼續(xù)保持穩(wěn)步增長，另一方面在新能源、節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生及高端制造等方面不斷開發(fā)出新的用途，特別是在太陽能電池、LED、個人護理用品、軌道交通以及替代石油基產(chǎn)品方面，其應用得到快速發(fā)展。由于具有廣闊的市場空間，有機硅被列入了新材料“十二五”規(guī)劃。20多個有機硅產(chǎn)品列入了新材料“十二五”規(guī)劃的產(chǎn)品目錄。

　　有機硅“十二五”規(guī)劃將嚴格準入門檻，控制產(chǎn)能增長，2015年產(chǎn)能達到300萬噸，滿足國內(nèi)需求外略有出口。規(guī)劃提出，到2015年形成3-5家具有國際競爭力的有機硅單體骨干企業(yè)。規(guī)劃顯示，硅烷偶聯(lián)劑要建成2-3個規(guī)模超過3萬噸/年、采用綠色環(huán)保技術(shù)生產(chǎn)的企業(yè)，2015年總產(chǎn)量達到40萬噸，品種數(shù)量超過100個。

　　生物活性有機硅的植物提純目前為止只有法國等發(fā)達國家掌握。有機硅對生物體的重要作用使得有機硅產(chǎn)品擁有巨大的應用前景。在未來幾年內(nèi)，利用植物活性提取的有機硅產(chǎn)品必將在醫(yī)藥，美容，保健等領域爆發(fā)式拓展。

　　有機硅產(chǎn)品在各行各業(yè)中的消費比列，取決于當時的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。以日本為例，1988年的分配為：電子電器約占25%-30%，建筑占15%-20%，汽車占10%-15%，食品醫(yī)療占10%，辦公機械占10%，其余(包括纖維、紙張、塑料、涂料等)占15%-30%?？梢?，電子電器、建筑及汽車是該國有機硅市場的三大支柱。近幾年來的市場發(fā)展趨勢，電子電氣的發(fā)展速度仍居首位，有機硅材料的可靠性與耐久性，使其在建筑及汽車行業(yè)中的應用得以繼續(xù)增長;由于硅氧烷的生理惰性及對人體的安全、可靠性得到進一步確認，因而有機硅在醫(yī)療及化妝品中的應用數(shù)量急劇增長。

　　硅的發(fā)展

　　2011年，我國工業(yè)硅產(chǎn)量為136萬噸，同比增長15.2%，行業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品銷售收入,392.01億元，同比增長46.43%，自2008年以來年均增速全部超過20%，實現(xiàn)利潤總額33.52億元，同比增長77.05%。2012年1-6月，我國有機硅行業(yè)企業(yè)數(shù)為305家，較上年同期增長19.61%;從業(yè)人員6.53萬人，較上年同期增長19.03%。

　　從經(jīng)營規(guī)模來看，2012年上半年，行業(yè)資產(chǎn)規(guī)模為324.45億元，同比增長34.42%，實現(xiàn)銷售收入283.95億元，同比增長56.98%，實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值288.97億元。從經(jīng)營效益來看，2012年上半年，有機硅行業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品銷售利潤28.62億元，同比增長27.20%，實現(xiàn)利潤總額15.44億元，較上年同期下降1.87%。總體來看，2012年上半年我國有機硅行業(yè)整體經(jīng)營情況較好，資產(chǎn)和產(chǎn)銷規(guī)模均實現(xiàn)較快增長。

　　從有機硅的消費量來看，數(shù)據(jù)顯示，2011年我國工業(yè)硅國內(nèi)消費量共計61萬噸，同比增長27.1%，其中有機硅消費量占32.79%，較上年下降了3.67個百分點，鋁合金鑄件消費量也有所下降，而多晶硅消費金屬硅的量則大幅提高了近10個百分點。

　　從進出口來看，海關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2011年我國工業(yè)硅出口量為54.1萬噸，同比下降5.8%。其中對日出口16.1萬噸，同比下降4.7%;對韓出口9.6萬噸，同比增加24.6%;對歐出口9.8萬噸，同比下滑14.1%，實現(xiàn)進出口總額10.75億美元，其中進口額7.79億美元，出口額2.95億美元，實現(xiàn)貿(mào)易逆差4.84億美元，貿(mào)易缺口同比有所縮小;;2012年1-5月，國內(nèi)工業(yè)硅累計出口量為18.74萬噸，其中出口量最多的是日本，為6.15萬噸，占出口總量的32.8%;其次是韓國，出口量占比為14.7%;出口居前十的國家額出口總量占到全部出口的76%。近幾年以及今后相當長的時間內(nèi)，有機硅最強勁的需求來自亞洲，需求量的增長中心將是中國及太平洋地區(qū)，年均增長率有望達到10%-15%，而隨著我國電子電氣、建筑、機械、冶金、汽車、化工、紡織、醫(yī)療等行業(yè)的發(fā)展，我國有機硅的消費量仍將以大于20%的增速增長并成為全球增長最快的市場。

　　市場概況

　　現(xiàn)狀

　　中國有機硅工業(yè)經(jīng)過20年尤其是“十五”期間的自主開發(fā)建設，取得了令人矚目的成就。無論是甲基氯硅烷單體的生產(chǎn)規(guī)模，還是有機硅產(chǎn)品的應用技術(shù)，都有長足的進步。

　　近些年來，中國的有機硅市場是全球增長最快的市場，有機硅市場的發(fā)展速度高于GDP增速，增幅超過25%。國內(nèi)的有機硅單體規(guī)模發(fā)展迅速，1999年新興材料投入運行的裝置僅為2萬噸/年，2007年下半年投產(chǎn)的單體裝置已達到了10萬噸/年。到2008年，中國已形成藍星星火、新安集團、吉化集團、梅蘭集團、江蘇鎮(zhèn)江宏達5家有機硅單體生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)能達40萬噸。中國在建的有機硅產(chǎn)能約有35萬噸，擬建的有80-100萬噸。中國有機硅深加工及其應用，正在形成一批以高溫膠、液體硅橡膠、紡織助劑、硅烷偶聯(lián)劑等有特色的企業(yè)和產(chǎn)業(yè)群，活躍在國內(nèi)外市場。但另一方面，近些年國內(nèi)有機硅缺口仍然很大，2007年全年進口依賴率在50%左右。

　　前景

　　預計到2010年國內(nèi)有機硅企業(yè)的產(chǎn)能將達120萬噸/年，加上道康寧和瓦克合資企業(yè)在江蘇張家港建設的40萬噸/年裝置，總產(chǎn)能將達到160萬噸/年。但未來3-5年中國有機硅消費仍將保持25%左右的增長，2010年之前國內(nèi)有機硅單體的自給率仍將保持在較低的水平。到2009年后，中國有機硅行業(yè)將進入產(chǎn)能釋放的集中期。預計2009年中國新增有機硅單體約為20萬噸左右。但國內(nèi)單體總需求量為96萬噸左右，對外依存度仍然高達50%以上。

　　當前,世界有機硅材料技術(shù)發(fā)展的方向是高性能、多功能和復合化,通過配合技術(shù)的進步和添加新的添加劑,并通過改變交聯(lián)方式、共聚、共混等改性技術(shù),實現(xiàn)有機聚合物與有機硅材料復合,是當前有機硅技術(shù)發(fā)展的重要方向。科技工作者們根據(jù)需要通過下列幾種途徑設計出各種不同分子結(jié)構(gòu)的有機硅產(chǎn)品,滿足不同場合特別是高科技發(fā)展的需要。近年來,盡管有機硅產(chǎn)品越來越多,然而歸結(jié)起來,新型有機硅材料應用開發(fā)所采用的新技術(shù)主要有三個方面:

　　1 交聯(lián)方式

　　有機硅樹脂和室溫硫化硅橡膠其傳統(tǒng)制備方式是利用硅醇基和烷氧基的縮合反應,而利用乙烯基和氫的加成反應的開發(fā)帶來了很大的技術(shù)進步。加成反應可控制固化速度,且無副產(chǎn)物生成,所以提高了制品的電性能和耐熱性等物性。在縮合反應方面，也開發(fā)出用于單組分室溫硫化硅橡膠的各種交聯(lián)劑。在原有醋酸型、酮肟型和醇型交聯(lián)劑的基礎上,開發(fā)了能使硅橡膠模量低、伸長大的氨氧型和酰胺型交聯(lián)劑。進而又開發(fā)了毒性小,固化快,在高溫下不分解的丙酮型交聯(lián)劑。

　　近年來,以硅氫加成交聯(lián)發(fā)展起來的液體硅橡膠特別引起人們重視,膠料有單組分和雙組分,目前用得最多的是雙組分。液體硅橡膠拉伸強度可達 8～ 9M Pa,它生產(chǎn)效率高,每臺機器1年可生產(chǎn)106個部件,對小零件的制作可降低 1/4 成本。

　　2 聚合物的化學改性

　　( 1) 增強塑料 引進少量PDMS, 改進工程塑料( 如尼龍、聚碳酸酯等)的韌性, 提高抗沖擊強度, 同時也能改進機械加工的精密度 。( 2)增強橡膠 往硅橡膠中引入少部分(<20 %) 熱塑性高分子代替二氧化硅等無機填料 ,可制成熱塑性彈性體( TPE),可用塑料方法加工成型 ,強度也可提高很多 。( 3) 改進表面性能 在某些高分子( 如環(huán)氧樹脂、天然橡膠、聚酰亞胺等) 中引入 PDM S ,即使數(shù)量僅為 1 %～ 3 %,也可使其表面性能改觀 。如從親水變?yōu)槭杷?,加工時容易脫模 ,還可以改進潤滑性能 ,使摩擦系數(shù)降低 ,在摩擦時不容易氧化破壞 。( 4) 制備分離膜 PDM S 的透氣率比其他高分子高 1 ～ 2 個數(shù)量級 ,但它的強度差 , 不能單獨做膜 ,和其他高分子結(jié)合解決了支撐問題 , 其選擇系數(shù)也可提高 。( 5) 制備液晶骨骼 在聚氫甲基硅氧烷上通過硅氫加成反應接上各種介晶基團以制備高分子化的液晶 ,使相變溫度加寬 ,晶態(tài)比較穩(wěn)定 , 某些液晶的化學效應也明顯起來 。( 6) 降低加工溫度 有些高分子如聚酰亞胺 、聚芳酯等熔點很高 , 加工時有熱分解 , 引入 PDMS 可降低其加工成型溫度 。( 7) 醫(yī)用材料 由于有機硅在醫(yī)用材料方面應用廣泛多樣 ,將另行專論。

　　3 配合技術(shù)和新型添加劑

　　開發(fā)配合技術(shù) , 加工技術(shù)和添加新添加劑 。配合技術(shù)的進步和添加新的添加劑賦予功能性的實例越來越多 。例如添加炭黑開發(fā)了導電硅橡膠 。目前 ,真空澆注成型和超高頻連續(xù)擠出成型( UH F) 等先進的加工技術(shù)已得到開發(fā)和應用 。目前國內(nèi)外分別用添加不同類型添加劑的方法提高硅橡膠熱穩(wěn)定性 ,都取得較好的效果 。中國科學院北京化學研究所采用添加硅氮環(huán)體或聚合體 ,以消除硅橡膠端羥基和水引發(fā)的主鏈降解 , 并能有效提高硅橡膠在封閉體系內(nèi)的熱穩(wěn)定性 。采取添加自行創(chuàng)新合成的特殊高分子化合物 ,在高溫場合下( 250 ℃以上) ,能產(chǎn)生離子 , 多次阻止自由基氧化和再氧化 。最終形成熱穩(wěn)定的產(chǎn)物 ,有效阻止硅橡膠側(cè)鏈的熱高溫降解 , 使硅橡膠的耐熱時間( 在 250 ～ 350 ℃下) 提高 2 ～ 5 倍 。經(jīng)北京航空材料研究院應用 , 將它加入二甲基室溫硫化硅橡膠中 , 在特定硫化體系中 ,經(jīng) 300 ℃、600h 長時間熱空氣考核 , 仍未失去彈性 , 已投入實際應用 。另外 ,我們通過在高溫硫化硅橡膠中添加極少量的有機硅抗黃變劑和在環(huán)氧樹脂中加入不超過1 %的特殊有機硅聚合物 , 分別達到抗黃變和改變環(huán)氧樹脂表面性能( 不粘其他材料以及光滑等) , 達到內(nèi)脫模等目的。

　　總體上說 , 有機硅材料技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在有機硅化合物以及有機硅高分子功能化的實現(xiàn) ,具體主要包括以下諸方面的微觀技術(shù)手段 :( 1) 變換硅氧烷分子結(jié)構(gòu) , 例如變換分子的大小 、形狀( 線狀 、分枝狀) 、交聯(lián)密度等 。(2) 改變結(jié)合在硅原子上的有機基團 ,例如烷基( 甲基 、乙基多碳基) 、苯基 、乙烯基 、氫基 、聚醚基等 。( 3) 選擇不同的固化方法 。例如過氧化物固化 、脫氫反應 、脫水反應 、加成反應 、脫醇反應 、脫酮肟反應 、紫外光固化 、電子束固化等 。( 4) 采用有機樹脂改性(共聚 、混合) 。例如環(huán)氧 、醇酸 、聚醚、丙烯酸等 。( 5) 選擇不同填料 。例如金屬皂、二氧化硅 、碳黑 、氧化鈦等 。(6) 選擇各種不同二次加工技術(shù) 。例如乳液 、溶液脂 、煉膠 、膠粘帶等 。( 7) 采用各種共聚技術(shù) ,如本體聚合、嵌段聚合 、乳液聚合等。

　　關于發(fā)展我國有機硅工業(yè)的若干建議目前全球有機硅需求正在迅速增長 , 有機硅正進入新一輪增長期 , 國外有機硅公司在中國的強勢發(fā)展壯大 , 對中國有機硅工業(yè)產(chǎn)生了巨大影響 , 中國有機硅工業(yè)面臨新的機遇和更加高層次的新一輪競爭 ,建議從以下幾方面考慮應對措施。

　　( 1) 擴大苯基甲基硅氧烷系列產(chǎn)品 、硅樹脂 、硅烷偶聯(lián)劑等產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模和品種 。苯基甲基硅氧烷系列產(chǎn)品 、硅樹脂和有機硅偶聯(lián)劑在我國已有一定生產(chǎn)基礎 , 且具有原料 、能源 、產(chǎn)品價格優(yōu)勢 , 是我國可以與國外競爭 , 在競爭中求勝的強項 ; 且市場需求不斷增長 , 產(chǎn)品價格和附加值高 ,我們應把它列為重點產(chǎn)品 , 從生產(chǎn)規(guī)模和品種盡快發(fā)展。

　　( 2) 實施產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 ,逐步形成甲基氯硅烷產(chǎn)業(yè)鏈 。近幾年 ,國內(nèi)幾大甲基氯硅烷生產(chǎn)廠都在近期要建立 7 萬 ～ 10 萬 t/a 生產(chǎn)裝置 , 應該在擴建甲基氯硅烷的同時引進國外技術(shù)成果 ; 或以組合或聯(lián)合形式同步實現(xiàn)聚合物的規(guī)模擴大生產(chǎn) , 實施產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整 ,并繼續(xù)做好具有我國特色的一甲基三氯硅烷和甲基氯硅烷高沸物的綜合利用 , 提高經(jīng)濟效益 ,增強企業(yè)的競爭力和抗風險能力。

　　( 3) 充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用 , 實現(xiàn)國內(nèi)資源組合與聯(lián)合統(tǒng)一價格策略 。實現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變改變國內(nèi)有機硅資源 , 優(yōu)化實現(xiàn)重組與聯(lián)合 ,在此基礎上尋求國際化的合作 ,依托國外大公司的優(yōu)勢 ,同時發(fā)揮我們的本土優(yōu)勢 ,找到雙方利益的共同點 , 通過合資 、合作 、技術(shù)共享等各種方式 , 學習國外成功經(jīng)驗 , 使國內(nèi)有機硅工業(yè)快速溶入國際先進行列 。另外 , 為了保護中國有機硅工業(yè)企業(yè)利益 ,應在行業(yè)協(xié)會協(xié)調(diào)組織下做好國內(nèi)有機硅價格這一關鍵性工作。

　　( 4) 加大投入 ,推進科技創(chuàng)新 , 開展應用研究 ,注重人力資源的開發(fā) 。加大科研開發(fā)投入 ,形成企業(yè)研究院所 、大專院校各具有特色 ,有不同側(cè)重面的科研隊伍 ,在基礎和創(chuàng)新研究同時 ,成立專門從事產(chǎn)品應用開發(fā) 、市場研究專業(yè)隊伍 ,相互合作交流 ,共同開發(fā)有機硅前沿領域 ,研究放在重點應用領域或重點產(chǎn)品高附加值產(chǎn)品方面。