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FRP玻璃鋼復合材料論壇

標題: 硅烷偶聯劑行業的“綠色革命” [打印本頁]

作者: yanyun 時間: 2008-12-30 15:32
標題: 硅烷偶聯劑行業的“綠色革命”
硅烷偶聯劑行業的“綠色革命”
--探討建立硅烷偶聯劑產業綠色發展新模式的必要性和可行性
硅烷偶聯劑分子結構中同時包含可水解基團與有機官能團，在工業應用中，可水解基團水解后可與玻璃、硅砂、金屬等無機材料結合，有機官能團則可與有機材料結合，從而使兩類物質偶聯在一起。通過給硅原子連接不同的兩類基團，可得到各種各樣的產品，由于每類產品性能都有區別，其適用領域也因此極大擴展，最終推動了硅烷偶聯劑家族不斷發展壯大，并形成了大的產業體系。
傳統的硅烷偶聯劑廠商采用間接法生產，該路線先用工業硅與氯化氫合成氯硅烷，進而發展帶有各種官能團的硅烷偶聯劑系列產品，因合成路線須引入氯，故存在較為突出的污染和設備腐蝕問題，生產流程長，成本也相對高。
產品結構的多樣性決定了合成方法和商品體系的差異性，而間接法工藝路線的發展則影響了現有產業發展模式的形成。由于間接法工藝中間產品不易儲存運輸、且(歷史上)用途單一，企業裝置是封閉鏈條，中間少有商品產出，也很少引入外購的硅烷中間原料，企業間裝置大小、技術水平、生產成本及產品質量均很難具備可比性，產品體系也多屬封閉發展，方法有區別、牌號也各不相同。長期以來，既沒有發展出規模化的中間原料流通市場，也缺少統一的行業標準及商品體系，形成了一種建立在公司、品牌基礎之上、沒有縱向的階段性分工、追求“小而全”、“大而全”的產業發展模式。在當前市場發展水平迅速提高、環保政策日益收緊的情況下，這種模式已經表現出不適應。
首先，間接法工藝本身存在污染和設備腐蝕等技術性問題，而這種小而全的模式下行業沒有縱向的企業分工，裝置量多而小，成本、污染等技術問題很難通過規模化、集約化的方式解決，即便少數規模稍大的企業問題要小一些，但行業總體的固定投入、污染排放及生產成本很難降下來，反過來還會制約行業的技術進步和規模擴張；
其次，當前的硅烷偶聯劑市場建立在主要公司多年來獨立發展的產品體系基礎之上，這也是目前市場缺少統一的行業標準體系及商品體系的主要原因，是行業發展模式下的必然產物。在市場發展水平已跨上新的臺階，正在被市場廣泛接受的條件下，缺乏統一的標準和商品體系不利于產業的進一步發展；
再次，現有產業發展模式在企業層面表現為獨立發展、過于追求上下游鏈條的完整，硅烷中間原料很難在行業內部產生市場，但如果其他行業產生外源性的市場，原有的平衡將被打破，行業發展也會受到沖擊。近年來，西門子法多晶硅出現了井噴式發展，其對三氯氫硅的需求導致原本很少作為商品出售的三氯氫硅市場被廣泛交易，市場規模不斷擴大，價格節節攀升，不但導致間接法硅烷偶聯劑企業隱性成本升高，減少了中間原料供應，對行業現有發展模式也產生了很大沖擊。
在這種情況下，由武大有機硅、邁圖公司等倡導的以直接法生產工藝為基礎的硅烷偶聯劑綠色發展新模式日趨成型，并受到了廣泛關注。
現有直接法工藝路線以硅粉、醇為原料，直接合成硅烷偶聯劑基礎原料烷氧基硅烷，再用三烷氧基硅烷合成三烷氧基硅烷偶聯劑，其技術路線較間接法路線具有明顯的優勢：①縮短合成步驟，減少設備投入，大幅降低原料和生產成本；②沒有氯化氫的介入和放出，避免環境污染，減少設備腐蝕；③金屬硅轉化率提高、醇循環利用，有效提高資源利用率；④降低雜質含量（如有機雜質、金屬雜質、氯等），產品質量提高。
該法生產成本較間接法大幅降低，技術上已經成熟，具備將烷氧基硅烷—這一硅烷偶聯劑原料進行低成本、規模化、標準化生產的條件，如烷氧基硅烷能夠實現規模化生產并在市場上充分流通，硅烷偶聯劑行業結構將重新劃分，并建立起以規模化、集約化、標準化為特征，鼓勵差異化、國際化的綠色發展新模式，目前行業所面臨的問題也將迎刃而解。
首先，直接法技術路線本身已經解決了污染問題，而規模化的原料生產將大幅降低行業的整體成本，為制品市場的跨越式發展提供資源和成本保障；
第二，原料的規模化生產將促成國內外統一、容量巨大的原料流通市場，有助于行業在產業鏈條上重新進行縱向分工，使原本“小而全”的企業得以專注于在某個環節、某個領域，避免了統一市場層面上同質化、低層次的競爭，有利于企業進行差異化、國際化發展，還能推動應用市場的繁榮。
第三，高度集約化的原料生產和差異化發展的制品行業，將為統一的標準和商品體系提供發展基礎，有利于行業的長期發展；
第四，烷基硅氧烷具備充分發展、流通的條件，市場容量可發展到足夠大，市場形成后，行業對外源性沖擊（如目前多晶硅市場異動對間接法企業造成的沖擊）將有較強的抵抗能力，利于偶聯劑行業的穩定發展。
第五，直接法生產的烷氧基硅烷不僅是硅烷偶聯劑的基礎原料，附產的四烷氧基硅烷及其它中間體也是其它行業的原料：既可直接作為工業原料用于涂料、硅橡膠、陶瓷、材料保護等領域，也可用來合成超純超細二氧化硅、高純石英材料、硅樹脂、硅溶膠、改性倍半硅氧烷、MQ樹脂、多晶硅、功能有機硅材料等，形成新的產業體系。這樣可更加促進各行業的和諧協調發展。
第六，三烷氧基硅烷流通市場的建立，能夠直接推動與甲基單體生產體系相結合的二烷氧基硅烷綠色體系的發展；
此外，間接法企業采用新模式發展硅烷偶聯劑業務，既不用增加投入，原有三氯氫硅裝置還可轉為多晶硅企業提供原料，綜合收益將顯著提高。這也避免了原料矛盾危害到兩大行業的和諧發展。
近年來，對直接法合成路線的深入研究為我們揭示了更加光明的前景。例如，直接利用高含量硅礦石（SiO2）或其它高含硅礦物質為原料，直接合成烷氧基硅烷的前沿技術已經取得許多進展，該技術原料來源豐富、成本低廉，可節約大量的木炭和電力資源（省去了工業硅環節），如能實現大規模產業化和推廣，硅烷偶聯劑行業的整體成本將在現有直接法基礎上繼續大幅下降，制約行業發展的原料瓶頸也將徹底打破。進一步講，在極低成本上發展規模化的烷基硅氧烷工業，在技術進步的前提下，甚至可以為偶聯劑之外的更多有機硅產品提供大規模發展的基礎。

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