精细化—中国硅胶产业发展的必由之路

经过近年来的快速发展，我国硅胶产业已具备了20万t/a以上的生产规模，产量居世界第一,部分产品质量已经达到世界先进水平，但是基础硅胶所占比重偏大，精细化硅胶品种少，产量不高。
硅胶产业呈现精细化走势
精细化硅胶主要包括微粉硅胶和功能性硅胶，目前微粉硅胶占主导地位。微粉硅胶通常指粒径在微米级别的产品，它与基础硅胶在粒径、粒形、表面特性、技术含量以及附加值等方面有显著区别，一直是多家跨国公司研发和推广的重点。以微粉硅胶为载体，负载官能团即成为具有特定功能的功能性硅胶产品。
国外自20世纪50年代开始生产精细化硅胶，到目前为止，有美国Grace公司、美国PPG公司、日本富士silysia公司、德国德固赛公司、韩国新星硅酸盐公司、韩国洞海化学公司等约10家公司生产精细化硅胶，已经形成十几个系列几十种牌号，年销售量超过10万t。我国青岛海洋化工厂从20世纪80年代开始进行精细化硅胶产品的工业化生产，可生产柱层析硅胶和薄层层析硅胶。但我国微粉硅胶的生产规模仍然很小，基本上处于研制、试生产或低端应用阶段，也有小部分生产涉及消光剂、开口剂等较高端的产品。据不完全统计，目前我国微粉硅胶产能为2万t/a，实际产量约1万t，2006年出口230t。国内主要微粉硅胶生产企业及产能统计见表1。
表1  国内主要微粉硅胶生产企业及产能统计  t/a
企业名称 产能
青岛海洋化工有限公司 2800
青岛银海化工有限公司 1200
青岛美高集团公司 1000
青岛海浪硅胶厂 400
安徽皖西硅源材料厂 300
精细硅胶产品国内外差距分析
发达国家硅胶产业的主导精细产品粒径已经达到10μm以下，以1～7μm为主导，粒径均差1～3μm，粒径分布窄，性能优异，应用广泛，而且已经对部分规格产品进行了功能化，以适应不断增长变化的终端市场需求。
1．用于消光剂的微粉硅胶
美国Grace公司是全球最大的硅胶生产公司，早在20世纪50年代就开发出用于消光剂的微粉硅胶，目前拥有Syloid、ED、C等3个系列。英国Ineos公司拥有HP、Gasil等系列产品，日本Sylysia公司拥有SY系列，韩国DCC公司拥有Micloid系列。这些系列产品都是用于涂料消光的精细化产品。
我国天津化工研究设计院也研制出了消光剂产品，但国产消光剂与国外产品相比，还存在很大差距。
①品种少、质量不稳定  与跨国公司的几十种牌号相比，我国产品品种明显偏少，而且产品质量稳定性较差，很难满足高档消光市场的需要。因此目前主导市场的是跨国公司的产品，虽然市场价格在4万～5万元/t，是国内产品价格的2～5倍，但仍占据了绝大部分市场份额。
②孔容小，孔结构粗糙  对于特定粒径的产品，孔容越大，分布越集中，消光效果越好。国内产品孔容为1.4～1.8mL/g，而跨国公司为1.8～2.0mL/g。而且我国产品孔排布分散、粗糙，跨国公司则集中、规则。
③粒径分布宽  由于我国粉碎和分级设备与国外相比尚有差距，尽管我国消光剂产品平均粒径与国外产品相当，但我国消光剂粒径分布较宽，超微细部分不仅起不到消光作用，还对涂料的粘度有不良影响，而较粗颗粒则难以分散并影响其涂膜的外观及手感。
④表面改性产品少  国外公司的表面改性产品非常多样化，有无机改性和有机改性产品，有机改性剂有硅烷耦联剂、有机硅硫醇、高分子聚乙烯蜡、四氟乙烯，而我国产品改性仅局限于聚乙烯蜡等极少数试剂。美国Grace公司部分消光剂产品和天津化工研究设计院消光剂产品主要指标分别见表2、表3。
2．啤酒硅胶
英国Inoes公司生产的啤酒硅胶有LuciliteTM和Chill-GardeTM系列产品，其LucititeTM系列的新XL产品的平均粒径为10μm，平均孔径80?魡，二氧化硅含量在99.0%以上。我国青岛海洋化工有限公司生产的啤酒硅胶平均粒径为7～15μm，二氧化硅含量在98.5%以上。在产品粒径分布和二氧化硅含量方面与国外存在明显的差距。
3．用于彩喷纸的微粉硅胶
随着彩色打印纸技术的迅速提高，微粉硅胶在彩喷纸中得到大量应用。微粉硅胶作为墨水吸收剂粘结在打印纸上，可以保持油墨不扩散，打印图像更清晰逼真、色彩饱满而鲜艳，影响图像效果的主要是微粉硅胶的孔度、粒度、杂质等因素。英国Inoes公司和日本Sylysia公司均在此领域取得了很大成果，我国目前还未见到硅胶产品在这方面应用的有关报道。英国Inoes公司用于彩喷纸的Gasil系列产品主要指标见表4。
4．纳米级硅胶
纳米级硅胶是目前各国正在努力研发的领域，成都理工大学采用溶胶-凝胶法制得硅凝胶，再经过滤、洗涤、干燥、煅烧制得球形纳米二氧化硅，具有高介电、高耐热耐湿、高填充量、低膨胀、低应力、低杂质、低磨擦系数等特征，是理想的电子、电器、化工填料，市场应用前景较好。目前该技术仍处于实验室研发阶段。
其他微粉硅胶的应用还有牙膏磨料、塑料抗粘连剂以及食品添加剂等，我国产品在技术含量与市场开拓方面与国外产品相比差距巨大，亟需加快研发与应用步伐，早日提高产品质量与技术含量。
表2  美国Grace公司部分消光剂产品主要指标
产品品种 SiO2 孔容 比表面积 吸油值 平均粒径 pH值
含量/% /ml•g-1 /m2•g-1 /g•（100g）-1 /μm
ED-3 99.0 1.8 350-400 300 6.0 7.0
ED-5 99.0 1.8 350-400 300 9.0 7.0
C803 99.0 2.0 350-400 300 3.7 7.0
C809 99.0 2.0 350-400 300 9.0 7.0

表3  天津化工研究设计院消光剂产品主要指标 %
产品品种 SiO2 孔容 比表面积 吸油值 平均粒径 pH值
含量/% /ml•g-1 /m2•g-1 /g•（100g）-1 /μm
TMS-5 98.0 1.8 — 360 5 6.0～7.0
TMS-7 98.0 1.8 — 360 7 6.0～7.0

表4  英国Inoes公司的用于彩喷纸的Gasil系列产品主要指标
产品 孔容/ml•g-1 平均粒径/μm 吸油值/g•（100g）-1 pH值
Gasil 35M 1.2 4.0 290 7.0
Gasil 23D 1.8 4.4 290 7.0

由于国际硅胶制造业将其重点放在精细化方面，产品价值高、生产用工少，因此国内的劳动力成本优势对其吸引力不强，再加上国内越来越严格的环保要求以及将来可能出现的环境影响，因此，虽然跨国公司在中国有过广泛的观察和接触，但目前并无实质性的收购、合资等动作，只是相继在国内建立了研发中心、营销和服务中心等，以适应其全球化战略。
但是，随着我国硅胶产业的技术进步和内需扩大，以及市场应用水平提高对高端产品的增长需求，这种产业格局必将被打破，来自跨国公司的压力将逐渐加大。目前，我国硅胶产业的部分基础硅胶技术已处于世界先进水平，下一步需要下大力气努力的重点即是精细化。要在世界格局中立于不败之地，向精细化发展将是我国硅胶产业发展的必由之路。

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