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  • 完整的硅產業鏈來了!一文在手,心中不愁
  • 發佈時間: 2019-06-28 点击次数:3006 
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    硅是重要的石化替代材料、能源材料和電子材料。硅的地殼丰度爲27%,僅次於氧(46%),大約是碳的1000倍,資源極其豐富,開發潛力巨大。長期以來,硅材料的開發利用都是工業界和全社會關注的焦點。硅是如何從最初的形態轉化成不同類型的下游產品,以下一張圖來進行說明。


    金屬硅

    金屬硅又稱工業硅或結晶硅,通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而製得。其主要用途是作爲非鐵基合金的添加劑和生產半導體硅、有機硅的起始原料。國內主要的金屬硅企業如合盛硅業、湖北三新硅業、四子王旗佳輝硅業、雲南永昌硅業、天富硅業、晶鑫硅業等。由於金屬硅生產需要消耗大量的能源,能源成本佔總成本的50%以上。因此,中國金屬硅企業在水電資源豐富的西南地區,或低價電力資源的西北和東北地區分佈較爲集中。



    高純石英

    石英玻璃爲單一氧化物二氧化硅構成的玻璃,二氧化硅中Si-O鍵堅固、共價鍵和離子鍵大約各佔一半,是一種典型的網絡形成氧化物。石英玻璃具有優越的物理、化學性能:純度高、機械強度高、化學穩定性好、光譜透過寬、抗熱衝擊、耐高溫變形、耐射線輻照和電絕緣等。我國石英玻璃行業集中度較低,有一定規模的主要分佈在華北(北京、廊坊)、華東(上海、江蘇、浙江)、東北(遼寧)、華中(湖北)等地,並以民營企業爲主。主要企業有中國建築材料科學研究總院、北京金格蘭石英玻璃有限公司,久智光電材料科技有限公司等。



    多(單)晶硅

    多晶硅是單質硅的一種形態,在電子工業中用於製造半導體收音機、錄音機、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。在新能源行業,多晶硅是生產太陽能電池的重要原料,一般的純度在6-9N。中國是全球最大的多晶硅生產國,主要的企業有江蘇中能硅業發展有限公司、江西賽維LDK、特變電工新疆新能源股份有限公司等等。


    單晶硅是指硅的單晶體,是高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質,是一種良好的半導材料。一般純度要求在9-12N。用於製造半導體器件、太陽能電池等。



    硅微粉

    硅微粉是二氧化硅的一種無定型(非結晶)多晶形物。一般來講,每生產1噸金屬硅可副產0.3-0.5噸硅微粉。硅微粉有時會與氣相白炭黑混淆。硅微粉平均粒徑150納米,比水泥顆粒小100倍,比表面積爲15~30平方米/克,而氣相白炭黑的原生顆粒粒徑只有約5~7納米,比表面積則高達150~300平方米/克。硅微粉主要應用領域是作爲高性能混凝土的增強填料,特別是提高其綜合強度、粘結強度和耐磨性。添加硅微粉後還能降低氯離子對混凝土的滲透性,防止混凝土中的鋼筋被腐蝕。此外,硅微粉也大量的應用於陶瓷和耐火材料等領域。



    硅溶膠

    硅溶膠爲納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由於硅溶膠中的SiO2含有大量的水及羥基,故硅溶膠也可以表述爲SiO2.nH2O。可用作各種耐火材料粘結劑,塗料工業,能薄殼精密鑄造、催化劑製造及催化劑載體、玻璃紙防粘劑、照相用紙前處理劑、水泥袋防滑劑、顯像管分散劑、地板蠟抗滑等等。



    單硅烷

    單硅烷是一種無色氣體,別名四氫化硅、甲硅烷,該氣體與空氣接觸可發生自燃並釋放很濃的白色無定型的二氧化硅煙霧。單硅烷按純度可分爲工業級和電子級,電子級主要應用於集成電路、平面電視、太陽能電池等行業;工業級的主要用途是作爲氯單硅烷類及烷基氯單硅烷類的骨架結構、成爲多晶硅、氧化硅、氮化硅等的原料。


    硅樹脂

    硅樹脂是具有高度交聯網狀結構的聚有機硅氧烷,兼具有機樹脂及無機材料的雙重特性,具有獨特的物理化學性能。有機硅樹脂主要作爲絕緣漆(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、玻布絲及石棉布後製成電機套管、電器絕緣繞組等。此外,硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐塗料,金屬保護塗料,建築工程防水防潮塗料,脫模劑,粘合劑以及二次加工成有機硅塑料,用於電子、電氣和國防工業上,作爲半導體封裝材料和電子、電硅樹脂按其主要用途和交聯方式大致可分爲有機硅絕緣漆、有機硅塗料、有機硅塑料和有機硅粘合劑等幾大類。硅樹脂加工添加劑具有獨特的靈活性及兼容性,已成爲紙漿、生活用紙生產的關鍵成分。



    硅橡膠

    硅橡膠是一種由氧和硅交聯成的聚合物製成的獨特的合成彈性體。它完美地平衡了機械性質和化學性質,因而能滿足今天許多苛刻的應用場合要求。硅橡膠是有機硅產品中產量最大、應用最爲廣泛的一大類產品。根據硫化機理,硅橡膠可分成高溫硫化硅橡膠(HTV);室溫硫化硅橡膠(RTV)和加成型液體硅橡膠(LSR)。

    高溫硅橡膠,別名混煉硅橡膠、固體硅橡膠。是硅橡膠中發展最爲成熟的產品之一,因其具有良好的耐高低溫、耐候、憎水、抗電弧、電氣絕緣性、生理惰性等特點,在國防工業、醫療衛生、工農業生產及人們的日常生活中得到廣泛應用。


    中國高溫硅橡膠的發展已經較爲成熟,2016年產能已達到53.9萬噸/年,產量達44萬噸。液體硅橡膠即加成型雙組份液體硅橡膠(LSR)是近年來發展較快、技術含量大、附加值較高的一類品種,2016年我國LSR產能達5.91萬噸,產量約爲3.5萬噸,主要應用於孕嬰用品、醫療保健、電子領域。目前國內主要的高溫硅橡膠企業有新安化工、東爵、浙江富士特等。而液體硅橡膠企業有廣東聚合、新安化工等。

    室溫硫化硅橡膠一般分子量較低(3萬~6萬)。室溫硫化硅橡膠在分子鏈的兩端(有時中間也有)各帶有一個或兩個官能團,在一定條件下(空氣中的水分或適當的催化劑),這些官能團可發生反應,從而形成高分子量的交聯結構。主要生產企業有廣東白雲、成都硅寶、廣州新展、杭州之江、鄭州中原等。



    硅油/乳液

    硅油是一類以Si-O-Si爲主鏈、側鏈帶有有機基團的線型有機硅聚合物。廣泛應用於紡織、日化、機械加工、化工、電子電氣、醫療衛生等行業。通常硅油在室溫下保持液體狀態。隨着分子量增大,粘度也增高,因此粘度是硅油的一個重要物性指標。目前,常見的商品硅油有甲基硅油、乙烯基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基含氫硅油、聚醚改性硅油等。通常稱可作爲產品直接使用的硅油爲一次製品,而以硅油爲原料或助劑,加入增稠劑、表面活性劑、溶劑、填料及各種性能改進劑等,經過特定工藝配製成的複合物、乳液、溶液等製品,稱爲硅油二次加工品。國內生產硅油的公司主要有藍星新材、新安化工、天賜、標美、宜昌科林等企業,生產乳液的企業主要有傳化股份和德美化工。



    功能性硅烷

    功能性硅烷與硅橡膠、硅油及硅樹脂並稱爲有機硅材料四大門類;從結構上來說,通常將主鏈爲-Si-O-C-結構的有機硅小分子統稱爲功能性硅烷,而將主鏈爲-Si-O-Si-結構的小分子中間體和聚合物大分子一般稱之爲硅氧烷,即硅橡膠、硅油及硅樹脂產品;從功能上來看,功能性硅烷多爲雜交結構,多數產品在同一個分子中同時含極性與非極性兩類官能團,可以作爲無機材料和有機材料的界面橋樑或者直接參與有機聚合材料的交聯反應,從而大幅提高材料性能。中國已經成爲世界最大的功能性硅烷生產、出口與消費國,2016年有效總產能約爲35.1萬噸/年,產量約爲19.9萬噸,消費量爲13.8萬噸。主要生產企業有湖北新藍天、荊州江漢、江西宏柏、南京曙光等。


    氣相白炭黑

    廣泛用於各行業,主要用作橡膠補強劑,塑料充填劑,油墨增稠劑,金屬軟性磨光劑,絕緣絕熱填充劑,脫色劑,消光劑,高級日用化妝品填料及噴塗材料、醫藥、環保等各種領域,併爲相關工業領域的發展提供了新材料基礎和技術保證。由於它在磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點等方面與常規材料相比顯示出特異功能,因而得到人們的極大重視。2016年中國氣相白炭黑產能爲12.58萬噸,產量達7.06萬噸,主要國內企業有富士特、新安、東嶽等,其中富士特用四氯化硅燒製的氣相白炭黑品質在國內獨領風騷,已經向國外品牌卡博特、瓦克看齊。


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