(上)硅橡胶行业研究报告

    前言

    硅（Si）是地球上含量很丰富的元素，在表层占第二位（25.8%），仅次于占第一位（49.5%）的氧（O）元素。提起硅的用途，大概人人耳熟能详，“硅谷”早已不是什么新名词，硅半导体材料催生了现代电子工业，乃至日新月异的IT产业，它的神奇魔力造就了“新经济”的滚滚浪潮；另外，以硅酸盐为基础的无机硅化合物（岩石、沙砾、水晶等）由于广泛存在于自然界中，取之不尽、用之方便，几千年来人们就利用其做成水泥、陶瓷、玻璃等制品为自己的生活服务。但谈到有机硅化合物，多数人却知之甚少，证券市场目前也鲜见其踪影。其实，这种自然界并不存在的、由人工合成的化合物，自40年代实现工业化以来，得到了蓬勃的发展，其应用范围也从军工、国防逐渐深入到人们日常生活的各个领域，如用于计算机、手机和各类电器键盘的导电按键，隐型眼镜，游泳镜和游泳帽，儿童用的奶嘴，高层建筑的玻璃幕墙的粘接剂，医用的人造器官，皮革、高级织物的整理剂，以及高级洗发水中的硅油柔顺剂都离不开有机硅。鉴于有机硅材料产品千变万化，具有“直接用量不大但用途广泛”的特点，因此获得了“工业味精”、“科技发展催化剂”的美誉。可以说，有机硅化合物在人们的衣、食、住、行、医疗、美容，以及上天入海的诸多方面都有其可以发挥作用的地方，它已成为人们的日常生活中不可或缺的一部分，成为化工新材料的佼佼者，其发展正可谓方兴未艾。

    本文拟对有机硅的分类、加工、应用等方面进行大致的概述，尤其针对有机硅产品中最为重要的硅橡胶产品的特性、应用和未来发展前景以及国内外同类企业的硅橡胶制品生产情况进行介绍，旨在帮助投资者对硅橡胶生产行业有一个比较清晰的认识和了解，从而正确把握硅橡胶行业及相关公司的投资机会。

    第一部分有机硅简介

    一、有机硅定义

    有机硅化合物，是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-O-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。

    二、有机硅材料特性及应用

    有机硅材料具有独特的结构：

    （1）Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；

    （2）C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；

    （3）Si-O键长较长，Si-O-Si键键角大。

    （4）Si-O键是具有50%离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。

    有机硅产品主要分成硅油产品、硅橡胶产品、硅烷偶联剂及硅树脂四个品种。由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。

    第二部分硅橡胶定义及概况

    一、硅橡胶定义

    硅橡胶是一种直链状的高分子量的聚硅氧烷，分子量一般在15万以上，它的结构形式与硅油类似。根据硅原子上所链接的有机基团不同，硅橡胶有二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶、乙基硅橡胶乙基苯撑硅橡胶等许多品种。

    二、硅橡胶的理化性质及应用

    构成硅橡胶主链的硅氧键的性质决定了硅橡胶具有天然橡胶及其他橡胶所不具备的优点，它具有最广的工作温度范围（-100～350℃），耐高低温性能优异，此外，还具有优良的热稳定性、电绝缘性、耐候性、耐臭氧性、透气性、很高的透明度、撕裂强度，优良的散热性以及优异的粘接性、流动性和脱模性，一些特殊的硅橡胶还具有优异的耐油、耐溶剂、耐辐射及在超高低温下使用等特性。在使用温度范围内，硅橡胶不仅能保持一定的柔软性、回弹性和表面硬度，机械性能也无明显变化，而且能抵抗长时间的热老化。

    三、硅橡胶的分类

    硅橡胶按其硫化机理可分为有机过氧化物引发自由基交联型（热硫化型）、缩聚反应型（室温硫化型）和加成反应型三大类。无论哪一种类型的硅橡胶，硫化时都不发生放热现象。高温硫化硅橡胶是高分子量的聚硅氧烷（分子量一般为40～80万），室温硫化硅橡胶一般分子量较低（3～6万），在分子链的两端（有时中间也有）各带有一个或两个官能团，在一定条件下（空气中的水分或适当的催化剂），这些官能团可发生反应，从而形成高分子量的交联结构。加成反应型硅橡胶是指在铂化合物的催化下发生加成反应，反应时不生成副产物的硅橡胶，通常由乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、硅树脂、低分子量的含氢硅油、铂催化剂、反应抑制剂等组成，也称为液体硅橡胶，一般简称LSR。由于加成反应型硅橡胶通常也在室温（中温）下硫化，所以一般也将其归入室温硫化型硅橡胶。

    1、热硫化型硅橡胶

    （1）主要品种和特性

    热硫化型硅橡胶又称高温硫化硅橡胶，凡分子量在50～80万之间的直链硅氧烷均属高温硫化硅橡胶，简称RTV。通常以D4为主要原料在酸或碱的催化作用下开环聚合制得生胶，再通过采用过氧化物作交联剂，并配合以各种添加剂（如补强填料，热稳定剂，结构控制剂等），在炼胶机上混炼成均相混炼胶料，然后采用模压、挤出、压延等方法高温硫化成各种橡胶制品。热硫化型硅橡胶可以生胶（未添加补强填料）或混炼胶形式出现，为了适应使用目的，一般配置成具有各种特性的胶料供用户选择，国外各专业公司都有自己的牌号，品种极其繁多。一般按不同特性可以分为：通用型、高强度型、耐高、低温型、低压缩永久变形型、电线电缆型、耐油耐溶剂型、阻燃型、导电型、海绵型等十余个品种。鉴于过多的牌号容易造成生产、储运和销售工作的忙乱，因此，目前有的厂家已相应的改变为将各种品种归纳成典型的几种基础胶与特殊添加剂（包括颜料、硫化剂）出售，使用者根据需要，按一定的配方和混合技术分别配伍，即得最终产品。　　

    （2）热硫化型硅橡胶的补强、配合和加工

    未经补强的硅橡胶强力很低，没有实际的使用价值。硅橡胶用补强填充剂按其补强效果的不同可分为补强性填充剂和弱补强性填充剂。前者补强效果较好，主要指合成的二氧化硅，又称白碳黑，白碳黑可分为气相法白碳黑和沉淀法白碳黑；后者对硅橡胶只起很小的补强作用，它们一般不单独使用，而是与白碳黑并用，以调节硅橡胶的硬度，改善胶料的工艺性能和硫化胶的耐油、耐溶剂性能，降低胶料的成本。常用的弱补强性填充剂有硅藻土、石英粉、氧化锌、氧化铁、二氧化钛和碳酸钙等。

    （3）热硫化型硅橡胶的应用　　硅橡胶与其他橡胶一样，可加工成各种型材、胶管、胶条、胶辊、胶布等制品，用于其他橡胶用之无效的场合。此外，硅橡胶的生物相容性更是一种关键的特性。

    2、室温硫化型硅橡胶

    （1）主要品种和特性

    室温硫化型硅橡胶分子量较低（一般为1～8万），通常为粘稠状液体。根据包装形式，可分为单组分室温硫化硅橡胶和双组分室温硫化硅橡胶。前者是将基础胶料、填料、交联剂或催化剂在无水条件下混合均匀，密封包装，遇大气中湿气即进行反应。后者是将基础胶料和交联剂或催化剂分开包装，使用时按一定配比混合就发生交联，与环境湿气无关。而按硫化机理，又可分为缩合型和加成型室温硫化型硅橡胶两类。

    （2）室温硫化硅橡胶的补强、配合和加工

    室温硫化硅橡胶也必须加有白碳黑作为补强剂，否则强度比热硫化型硅橡胶更低。

    单组分室温硫化硅橡胶是一种胶粘剂。用于粘合时，不用表面处理剂，即对玻璃、陶瓷、金属、木材、塑料等多种材料有极佳的粘接力。必须储存在与水或空气隔绝的密闭容器内，应用时无需添加催化剂，只要将胶料从密闭容器内接触空气中，因此使用非常方便；可用模压、压出或其他方法进行短时间的加工，然后暴露于空气中经一定时间即由膏状物硫化为弹性体。

    双组分室温硫化硅橡胶在使用时，首先要根据部件的技术要求和形状，选择出合适的品种，按一定的比例将交联剂和催化剂加到胶料中混合均匀，进而硫化成弹性体。

    液体硅橡胶的主要特点是工艺简化、快捷。由于它的流动性好，强度高，适宜注压制作模具和浇注仿古艺术品，尤其适合制造要求较高的医用制品。

    （3）室温硫化硅橡胶的应用

    通过适当改变填料、添加剂和聚合物的结构组成，并选择各种各样的交联、催化体系，可以制得许多不同性能的品种。由于室温硫化硅橡胶使用简便，而且能够制备出满足各方面技术要求的繁多品种，促使其产量和用途与日俱增，目前国外销售的室温硫化硅橡胶牌号达300种以上。可以毫不夸大地说，在每一个工业领域中都有它的用武之地。