有机硅的历史及发展
学习课件(有机硅)
05
有机硅的未来发展与挑战
有机硅的发展趋势
01
02
03
环保化
随着环保意识的提高，有 机硅行业将更加注重环保 生产，减少对环境的污染。
高性能化
有机硅材料不断向高性能 化发展，提高其耐温、耐 腐蚀、抗氧化等性能。
多元化
有机硅产品种类不断增多， 应用领域不断拓展，以满 足不同行业的需求。
有机硅面临的挑战与问题
有机硅在汽车制造领域的应用
总结词
提高汽车性能
详细描述
总结词
有机硅在汽车制造中主要用于 生产高性能的密封件、减震件 和涂层。这些产品可以提高汽 车的舒适性、稳定性和耐久性 ，并增强汽车的外观效果。
轻量化材料
详细描述
有机硅材料相对较轻，可以替 代部分金属材料，降低汽车的 整体重量。轻量化设计是汽车 节能减排的重要手段之一，有 利于提高汽车的燃油经济性和 排放性能。
学习课件(有机硅)
• 有机硅简介 • 有机硅的种类与合成 • 有机硅材料的性能与改性 • 有机硅在各领域的应用 • 有机硅的未来发展与挑战
01
有机硅简介
有机硅的定义
有机硅
是指含有硅元素的有机化合物， 也称为硅基有机化合物。
定义解释
有机硅由碳和硅两种元素组成， 其分子结构中碳-硅键的键能高， 使其具有独特的物理和化学性质 。
19世纪
有机硅化合物的研究开始起步。
20世纪40年代
出现商业化的有机硅产品，如 硅橡胶和硅树脂。
21世纪
有机硅材料在各领域的应用更 加广泛，成为现代工业和科技 发展的重要支撑材料之一。
02
有机硅的种类与合成
有机硅单体的合成
01
02
03
有机硅化学
② 0.621 1.41 0.012 0.77
3 我国有机硅研发情况及水平
①有机卤硅烷合成 ②硅油及其二次加工品开发 ③硅橡胶研究与开发 ④硅树脂 ⑤硅烷偶联剂 ⑥其它有机硅烷化合物 ⑦有机硅材料助剂 ⑧功能有机硅材料
三、有机硅化合物及其聚合物化学结构与命名
3.1 有机硅官能团化合物
①化合物通式样 RnSiX4-n R为不含有机官能团的烷基或芳基，X为硅官能团，n＝0,1,2,3。
3.8 有机硅/有机、有机/有机硅杂化材料研究、产业化与应用 ①共混改性材料 ②嵌段改性材料 ③接枝改性材料 ④有机倍半硅氧烷研发
3.9有机硅烷偶联剂应用技术研发和应用领域的扩展 ① 直接法合成含氢烷氧基硅烷作为制备硅烷偶联剂原料。 ② 有机硅烷偶联剂产品和应用领域创新： 增强塑料、涂料、油墨、粘合剂、密封材料、橡胶、纺织物整
立。 ⑦有机硅烷偶联剂合成和应用开发。 ⑧有机硅产品在军事、航空、电子、电力、建筑、轻工等工业领域
应用。
2.3 规模化生产有机硅产品公司纷纷建立。
①美国：道康宁公司（Dow-Corning,DC）1943年， 通用电气公司（General,Electric,GE）1947年 联合碳公司（Union Cabide,UC）1956年
④甲硅烷基衍生物
H3Si-称为甲硅烷基。含H3Si-基的化合物称为甲硅烷基衍生物， 并可用通式：(R3Si)nY表示。R为相同或不相同的有机基或表中所列 基团；n＝2，3。
1957年：2吨
1960年：30吨
1975年：320吨
1982年：1040吨
1985年：2020吨
1993年：2672吨
1995年：3564吨
1998年：9000吨
2000年：20339吨
有机硅——高速发展的新材料
生物 相容性 ， 可以加工 成各种型材 、 胶管 、 胶条 、胶辊 、 胶布 等制 品 ， 主 要应 用于建筑 、 汽车 、 电子 电器及 医用美容 等领域 。 目前 我国年产各 类橡 胶 ２０ 吨以上 ， 中天然胶 年产量 ５ 万 ～６ 万 吨 ， ０万 其 ５ ０ 合成胶 年产量在 １０ ５ 万吨左右 ， 国合成胶 的消费量 达到或超 过 ２０ 吨。由于 产量 不足 ， 我 ５万 一 半 以上需 要依赖进 口， 尤其是高 品质 、 特种橡胶 。 预计 今后 较长一段 时间 内 ，我 国橡胶 消费 将保持持 续 旺盛 的增 长势头 。 硅 油 需求随经济增 长而不 断增 长。硅油 的应用领域 很多 ，其 中以 日
口
刘 德
由
硅需求在 经历 ２０ 年以来 的快 速发展 后 ， ０４ 预计 ２０ 年 的需求增 长率仍 会 ０８
达到 ６ ，大大高 过美 国 ＧＤ ％ Ｐ的增 长率 。 目前 ，全球 有机硅产 品年销 售
额 为 ９ 多 亿美元 ，市场 需求量 约 ２ ０ 吨，而市场发展 的动力 最主要 是 ０ ０万 在年 增长率超 过 ８ ％的亚洲 ， 占全球 有机硅 市场 的 ３％，中国则是亚洲 其 ５ 的发 展重点 ， 市场规模 在亚洲居 首 ， 消费量 占亚洲有机 硅市场 的近一半 。 受建筑 行业 、 电子行业 、 纺织 行业及 日化行业 迅速 发展 的拉动 ， 国内对有 机硅 的需求正 以每年 ３％左 右的速度增 长 ，有机硅 单体消费 主要集 中于 ０ 硅橡胶和 硅油 、硅烷偶联 剂等应用 领域 。
步阶段，需求增长很快。据统计，１７ －１８ 年 日本有机硅产量增长率 ． ９０ ９８
有机硅产业简介
加大上游原料的保障能力。有机硅生产最主要的原料是硅块、氯甲烷，如果自己生产原材 料，既能降低生产成本，又能提高生产要素保障。
上游的一体化模式，建立硅块生 产基地。如合盛工业硅产能国内 排名第一，有机硅排名前三位， 是我国硅基新材料行业中业务链 最完整、规模最大的企业之一。
草甘膦—有机硅联产，如新安化 工单体年产能 34 万吨，草甘膦 年产能 8 万吨，是国内草甘膦— 有机硅联产模式的典范， 成为拥 有全产业链优势的有机硅企业。
用于化妆品、个人洗护用品、衣物洗涤剂、整理剂、厨房用品和其他日用化学品中。还可作为清洁抛光剂， 作为清洁家具、玻璃和地板等家居用品的制剂。可以用于生产霜剂、洗剂及软膏剂等。有机硅产品还可以 用做皮革亮剂，如添加在鞋油中。
03
有机硅发展历程
有机硅单体厂家概况
发展期 2000至今
产能达114.5万吨。
成长期 1980-1990
产能超2万吨。
起步期 1950-1970
产能只数千吨。
Байду номын сангаас
2019年国外有机硅单体厂产能统计
国内有机硅单体现有产能和拟新增产能统计(2020年5月)
近些年来，国内的有机硅单体规模发展迅速，1999年新兴材料投入运行的装置仅为2万吨/年， 新安（开化合成）、星火是较早进入有机硅行业的一批国内企业。2005年前后恒业成、合盛、 兴发、东岳等都开始投入了有机硅的行业浪潮，到2008年，有机硅单体年产能达40万吨。 2017年合盛重启了四川硅峰的有机硅单体装置，2019年合盛新疆工厂新增20万吨单体产能 分别于8月和10月份投产，2019年国内的有机硅单体产能已有330万吨/年，占全球总产能近 六成。
环体外售比例
提高可定制化产品的持续研发和生产能力。可 定制化产品不仅利润相对较高，且短期内难以取 代，市场竞争力强，国外有机硅企业在这方面处 于领先，如道康宁在中国张家港的生产基地，主 要产品是定制化的硅油乳液等。国内在这方面做 的比较好的，如新安的混炼胶销售量3000吨左右， 生产牌号（生产配方）就有5000多种，每一种牌 号分别针对客户的生产需求和配方。
有机硅简介演示
有机硅简介演示汇报人：日期:•有机硅基本概念•有机硅合成方法•有机硅性能特点目录•有机硅在各领域的应用•有机硅市场现状及发展趋势•有机硅未来发展方向及挑战01有机硅基本概念有机硅是一种人工合成的有机高分子化合物，由硅原子与有机基团相连，具有独特的结构。
定义具有高温稳定性、耐腐蚀、耐老化、电绝缘性能优异、表面张力低、憎水防潮等特性。
特点有机硅定义及特点20世纪初，人们开始研究有机硅化合物。
起始阶段发展阶段成熟阶段20世纪中期，有机硅材料开始应用于生产实践中。
20世纪末至今，有机硅材料在各个领域得到广泛应用，成为一种重要的新材料。
030201有机硅发展历程建筑领域电子电器领域医疗领域其他领域有机硅应用领域01020304用于密封、保温、防水等，如建筑密封胶、保温材料等。
用于制造电子元器件、电线电缆、家用电器等。
用于制造医疗器械、生物材料等。
如航空航天、汽车制造、纺织印染等。
02有机硅合成方法通过硅醇和有机卤化物的缩聚反应生成有机硅聚合物。
缩聚反应将含氢硅油与不饱和有机酸进行乳液聚合。
乳液法将含氢硅油与有机过氧化物进行悬浮聚合。
悬浮法活性聚合采用活性聚合方法合成具有特定分子量分布和结构的有机硅聚合物。
原子转移自由基聚合利用原子转移自由基聚合技术合成高分子量的有机硅聚合物。
配位聚合通过配位聚合方法合成具有特定立体构型的有机硅聚合物。
反应温度和时间对有机硅聚合物的分子量、分子量分布和结构具有重要影响，需精确控制。
控制反应温度和时间原料的纯度对有机硅聚合物的性能具有重要影响，需确保原料的纯度。
原料纯度设备清洁程度对有机硅聚合物的质量具有重要影响，需确保设备清洁。
设备清洁有机硅合成过程中的一些原料和产物具有刺激性或毒性，需确保安全操作。
安全操作合成过程中的注意事项03有机硅性能特点有机硅材料在高温下不易分解，具有较好的热稳定性。
有机硅能够承受较高的温度，适用于高温环境下的应用。
耐高温高温稳定性紫外线稳定性有机硅材料对紫外线具有较好的稳定性，不易老化。
有机硅介绍
有机硅介绍一：有机硅的发展史（一）：有机硅的发展经历了创始期，成长期，发展期和繁荣时期。
1：创始期—（1863-1903年）法国科学家佛里得尔和克拉夫茨将四碌化硅和二乙基锌在封管中加热到160。
C，合成了第一个含SI-C键的有机硅化合物——四乙基硅烷。
此后有合成了许多四乙基硅烷的衍生物。
2：成长期——（1904-1937年）这一时期不但合成了有机硅简单化合物而且也出现了环体和线形聚硅氧烷（以-SI-O-SI-键为骨架的材料）在理论工作方面，已开始了不对称硅原子化合物的合成，为有机硅光活性异构物的研究创造了条件。
3：发展期——（1938-1965年）美国康宁玻璃厂化学家通用电器公司的帕特诺得和罗乔，将有机硅单体的合成方法进行了改进使其走上了工业的化的道路。
尤其是罗乔于1941年发明了“直接合成法“合成甲基碌硅烷，为有机硅化合物的大规模生产奠定了基础。
进入四十年代，在一些主要国家进行工业化生产的同时，又发明了聚有机硅碌烷的平衡化反映。
并建立了一套近乎完善的工业化技术。
各种性能优异的硅油，硅橡胶，硅树脂，偶联剂相继出现，大大加快了有机硅的发展。
4：繁荣时期——（1966至今）人们除了把已有成果巩固，发展，改进，利用外；又转向有机硅新领域进军。
如硅金属键化合物，特别是硅为过度元素形成的化合物，更有理论意义和实用价值。
各种发明如雨后春笋般涌现，有机硅化学结出了丰硕的成果。
而近二十年来，有机硅的应用技术可以说达到了灿烂的景况。
如室温硫化硅橡胶和硅烷偶联剂用途的全面开发，生物和医用有机硅高聚物接二连三的涌现，新型高聚物层出不穷，现在有机硅化合物还在向更广阔的领域发展。
（二）：我国有机硅产品消费市场情况我国是有机硅产品最具潜力的市场，近几年我国有机硅单体消费量逐渐攀升，大约以每年20%以上速度递增，如果将进口有机硅制品也计算在内其消费量还要更大。
虽然国内生产能力和产量也大幅度增加，但远远不能满足国内市场的需要，供需之间存在很大缺口，进口量逐年增长。
有机硅基本常识
有机硅基本常识 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012有机硅常识一、概述硅（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。
提起金属硅的用途，大概人人耳尽能详，“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。
硅的无机化合物很早就用于生产陶瓷和玻璃等制品，而其有机化合物自然界并不存在，主要是靠人工合成获得，是在近50年才合成出来的。
自40年代实现工业化以来，有机硅化合物得到了蓬勃的发展，但发展很快。
有机硅又称硅酮或硅氧烷，是由硅氧互相交联而成的硅氧烷有机聚合物，具有耐寒、耐热、耐氧化、电绝缘等一般有机聚合物所不具备的优良特性，在这些有机硅的化合物中，聚硅氧烷由于其自身的特殊结构特点，应用领域尤为广泛。
有机硅材料主要包括硅油、硅树脂、硅橡胶等，产品种类繁多，仅道康宁公司一家企业就拥有4000余种不同规格和型号的有机硅材料。
目前，全球各种有机硅产品总消费量折成聚硅氧烷约65万吨，占全球各种合成树脂总产量（1亿吨）的0.65%，但有机硅产品的销售额却高达65亿美元，占全球合成树脂总销售额（约800亿美元）的7%。
有机硅可广泛用于高级润滑油、绝缘油、胶粘剂、消泡剂、清漆、垫圈、密封件以及火箭和导弹零件等的生产。
近年来，有机硅的应用范围已从军工、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，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。
硅胶基础知识
耐高低温性能
耐高温
• 一般品种可在200℃以下的环境中长期使用
• 其他有机合成材料如：塑料、聚氨酯、聚硫等一般只能在100℃ 以下使用
耐低温
• 脆化点低，通用型硅橡胶的脆化点为-50～-60℃，特殊配方的硅 橡胶脆化点可低达-100℃。 • 其他有机合成材料脆化点通常为-10～-20℃，甚至更高。
交联剂：Si(OR)4 催化剂：锡化合物以及钛化合物,铂化合物 填料：白碳黑、钛白粉、碳酸钙 添加剂：增塑剂、防老剂
机理尚无满意的解释
粘接胶种类
单组分 所有组分包装在一个容器中 ，吸收湿气由表及里固化湿 度对固化有较大影响，固化 时间长
双组分 分两个包装，混合后使用，里外同 时固化，湿气影响不大，固化时间 可调
√ √ √ √ √ √
√ √ √ √ √ √
√ √
√ √
√ √
05
案例分析
单组分硅胶固化深度对比
00
不同硅胶固化深度对比
固化深度（mm）
1.30 1.10 0.90 0.70 0.50
天永信 优邦 天山1532 天山1527 （老配方） 天山1524 天山1527 （新配方） 东辰
0.98 0.79
硅胶物理性能检验
单组分：挤出性，可操作时间 ，24小时内（ 3h,5h,12h,24h) 固化深度
双组分：可操作时间，初步 完全固化时间
硅胶自身强度（哑铃形试样 做拉伸，延伸率）
与背板（2442，Toyo） 剥离强度 ※与玻璃粘接强度 与EVA（Fabro,STR,sanvic, First）兼容性 与灌封胶（天山3153）兼容 性 剪切强度（铝材－铝材）
RTV胶的应用
电子电器工业中的应用
建筑行业中的应用
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一、印染有机硅材料发展情况
第一代 甲基硅油 333
3
333
3CH O CH si sio si CH CH n CH CH CH CH --⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---
羟基硅油 H HO n
CH CH sio -⎥⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-33
第二代 氨基硅油 31263333R R m
NHR H C CH n CH CH sio sio -⎥⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--
第三代 聚醚改性硅油
A 聚醚类（非离子）CGF
3)()(33
3633333
3CH CH si sio sio sio CH CH RO EO O H C CH n CH CH CH CH b a --⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--
B 聚醚环氧类（非离子）CGF 改性
3)()(33333
3
63226333
3CH CH si
sio sio sio sio CH CH PO EO O H C CH m CHOCH OCH H C CH n CH CH CH CH b a --⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--
C 氨基聚醚改性类（非离子偏弱阳）
3)()(3333
316333
3CH CH si
sio sio sio CH CH PO EO NHR H C CH n CH CH CH CH b a --⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--
第四代 多元共聚硅油
x
CH CH b a CH CH
n
CH CH sio si sio NHR R PO EO NHR R ⎪⎭⎪⎬⎫
---⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎥
⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-3
333331221)()(
中国市场原油消耗量8万-10万吨/年，其中不包括涂层有机硅材料聚氨酯有机硅材料。
联胜化学目前提供量约6000-7000吨/年。
二．目前印染有机硅发展趋势
至2011年第四代多元共聚有机硅材料实现工业化生产后，第四代多元共聚有机硅材料取代传统有机硅已经成为了发展趋势。
至2012年4月份，联胜化学第四代产品已经占总量的50%，而且还在持续的变化。
三、第四代有机硅材料优势
1、 从结构上改善或改变了传统有机硅在工作液中的稳定性：改善了与环境的相容性，如与
阴、阳离子相混，与酸碱物质相拼，耐温性，耐热性，耐剪切性能。
2、 第四代有机硅材料基本不用或很少采用乳化剂，而传统有机硅不能缺少乳化剂
3、 在化纤上整理效果，第四代产品拥有更卓越的性能；在棉或T/C 混纺面料上由于原料的
成本问题，在相同成本上性能却远不及传统有机硅。
四、第四代有机硅材料的发展前景
1、有机硅材料在中国印染上发展经历了约25年，由于有机硅材料在生产过程中易产生“硅油斑”而无法去除，给客户带来较大的损失，因而限制了其发展。
2、研究发展第四代有机硅材料，随着聚醚胺材料组份增大，当达到30%时，产品的稳定性得到很好的解决；当达到50%时，产品的应用环境不受太多的因素干扰；当达到70%时可以解决手感与亲水性之间的矛盾。
可以为人类的服装穿着舒适性带来很大的改善。
3、当聚醚胺用量无论是达到30%、50%、70%某种意义上是摆脱了对传统有机硅材料的依赖，甚至是对传统有机硅材料的取代，同时也是对表面活性剂行业的取代。
以下是聚醚胺的用量（以有机硅原油10万吨/年来计算）
目前联胜化学印染有机硅在中国产量最大，约10%以取代5%计算500-1000吨/年。
4、 聚醚胺在其他行业的发展
① 高铁的减水剂 ② 风力发电的风叶片 ③ 水处理
5、 联胜有机硅发展
感谢陶氏化学这些年给予的支持！
2000T 4000T 6000T 8000T 10000T 12000T 14000T 16000T 2005年 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年 2011年 2012年。