學生姓名：學生院系：信息科學與工程學院學生班級：學生學號：指導老師：王斌目錄論文主要內容三大材料性能的比擬有機非金屬材料之——有機硅材料的簡介有機硅材料的開展現狀我國有機硅材料的開展存在的問題有機硅材料對人類文明的影響論文主要內容經過課程的學習，我了解關于很多材料方面的知識，比方玉、陶瓷等等，以及他們對人類文明之間的關心。通過我的觀察，發現自己的身邊也有一種生活中不可或缺的材料，那就是橡膠，而橡膠又屬于有機非金屬材料，于是我將有機非金屬材料中的有機硅材料作為主要的研究對象，希望通過對這種現代社會應用廣泛的材料做進一步更深入的了解。三大材料性能的比擬世界是由物質組成的，對人類有用的物質即材料，按其組成和化學鍵性質可將材料分成四大類：金屬材料〔包括純金屬及其合金〕：由金屬原子組成，原子與原子之間靠共價鍵而鍵合，描述鍵合的理論為自由電子理論；有機高分子材料：以C原子為主要成分，原子與原子之間靠共價鍵而鍵合，描述鍵合的理論有價鍵理論和分子軌道理論；無機非金屬材料：以金屬元素或非金屬元素的化合物或非金屬元素單質為組元，原子與原子之間通過離子鍵和共價鍵而鍵合，描述鍵合的理論有靜電吸引理論、價鍵理論與分子軌道理論；復合材料：金屬基，非金屬基，樹脂基，以混合鍵結合，物理與化合鍵可能均存在。

金屬生物材料有機生物材料無機非金屬生物材料生物相容性中等中等良好化學穩定性低中等高耐熱性中等差好熱膨脹系數中等大小熱傳導系數好差中等硬度中等小高壓縮系數中等大小拉伸系數大中等中等可成型性中等容易難有機非金屬材料之——有機硅材料的簡介定義：有機硅材料主要分為硅橡膠、硅油及二次加工品、硅樹脂及硅烷偶聯劑四大類產品。由于有機硅產品具有電氣絕緣、耐輻射，阻燃、耐腐蝕、耐上下溫、形態多樣以及生理惰性等優良特性，被譽為“工業味精”，廣泛應用于電子電氣、建筑建材、紡織、輕工、醫療、機械、交通運輸、塑料橡膠等各行業，并深入到人們生活的各個領域、成為化工新材料的佼佼者，其開展正可謂方興未艾。目前，全球年生產能力超過120萬噸，產品品種約有5000—10000種之多，市場總銷售額約70億美元。2．有機硅主要產品及應用目前有機硅產品繁多，品種牌號多達萬余種，常用的就有4000余種，大致可分為原料、中間體、產品及制品三大類：有機硅單體：主要指有機氯硅烷等合成有機硅高聚物的單體，如甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、乙烯基氯硅烷等原料。有機硅中間體：主要指線狀或環狀體的硅氧烷低聚物，如六甲基二硅氧烷〔MM〕、八甲基環四硅氧烷〔D4〕、二甲基環硅氧烷混合物〔DMC〕等。有機硅產品及制品：由中間體通過聚合反響，并添加各類無機填料或改性助劑制得有機硅產品。主要有硅橡膠〔高溫硫化硅橡膠和室溫硫化硅橡膠〕、硅油及二次加工品、硅樹脂及硅烷偶聯劑四大類。硅橡膠再通過模壓、擠出等硫化成型工藝，制得導電按鍵、密封圈、泳帽等最終直接用品。3．具體分類：〔1〕、有機硅單體〔2〕、有機硅中間體〔3〕、硅橡膠A．熱硫化型硅橡膠〔RTV〕主要應用：硅橡膠與其他橡膠一樣，可加工成各種型材、膠管、膠條、膠輥、膠布等制品，用于其他橡膠用之無效的場合。此外，硅橡膠的生物相容性更是一種關鍵的特性。B．室溫硫化型硅橡膠〔LTV′S〕及加成反響型硅橡膠〔LSR〕主要應用：通過適當改變填料、添加劑和聚合物的結構組成，并選擇各種各樣的交聯、催化體系，可以制得許多不同性能的品種。由于室溫硫化硅橡膠使用簡便，而且能夠制備出滿足各方面技術要求的繁多品種，促使其產量和用途與日俱增，目前國外銷售的室溫硫化硅橡膠牌號達300種以上。可以毫不夸大地說，在每一個工業領域中都有它的用武之地。表1：室溫硫化硅橡膠的應用一覽表應用部門利用的特性主要應用范圍建筑工業耐老化，著色、粘接性取代瀝青，用作公路接縫的密封劑；高層建筑物嵌板、幕墻和內墻接縫的密封；廚房瓷磚周圍空隙的填平和浴盆、水斗、便池周圍的密封等。電子工業優異的介電性、耐候、粘接性，可隨時應急廣泛用作包封、灌注、粘接、浸漬和涂復等材料。航空和宇航工業耐燃、耐腐蝕、耐輻射用于宇宙飛船窗口、真空泵系統和電子設備的密封，燒蝕涂層，耐油部位的密封。汽車工業耐疲勞、粘接性用作現場成形的密封墊圈，汽車檔風玻璃、門窗框架、反光燈、排氣管及易受水淋設備的粘接密封。醫療衛生液體硅橡膠,生理惰性隱型眼鏡和人工角膜，齒科印模材料，防噪音耳塞等。其他方面粘接性、仿真性制作古代文物復制的模具，常規武器上的密封?！?〕、硅油A．硅油的分類：硅油是一類具有各種不同粘度，無毒、無嗅、無腐蝕，不易燃燒的聚硅氧烷液體油狀物。其中，甲基硅油是硅油中最主要的品種，通過改變聚硅氧烷的聚合度及有機基的種類，或使聚硅氧烷與其他有機物共聚，可以制得具有防水、抗粘、脫模、消泡等根本特性的硅油。硅油的品種很多，大致可分為線形硅油及改性硅油兩大類。B．硅油制品及應用：硅油有許多特殊性能，如溫粘系數小、耐上下溫、抗氧化、閃點高、揮發性小、絕緣性好、外表張力小、對金屬無腐蝕、無毒等。由于這些特性，硅油以應用在許多方面而具有卓越的效果。在各種硅油中，以甲基硅油應用得最廣泛，是硅油中最重要的品種，其次是甲基苯基硅油。各種官能性硅油及改性硅油主要用于特殊目的。表2：硅油的主要應用應用部門利用特性主要應用范圍機械工業耐上下溫、抗氧化、強抗剪切性用于傳動裝置的潤滑油，防震、阻尼用油，真空擴散泵油。電器工業介電性、耐熱、疏水性用于變壓器、電容器、晶體管等的絕緣、抗熱、防濕和填充。化學工業外表張力低、化學穩定性好用作發酵、造紙、織物染色等化工生產過程中的消泡。醫學無毒、疏水性、外表活性醫用消泡劑,軟膏及保護脂的基劑,藥用添加劑,外科用具的滅菌用油，人造眼球的潤滑劑。一般工業抗粘、耐候性用于涂料、橡膠、塑料添加劑和內脫模劑。一般工業耐腐蝕、疏水性玻璃器具、陶瓷、紙張、皮革、金屬、織物等物品的外表處理硅油在自然環境中的分解不象大多數有機化合物那樣由于細菌的侵襲，而可以說是由于土壤中沙礫的催化，使之分解為較簡單的分子。分解產物為環狀有機硅分子，蒸發到空氣中，進一步分解為天然產物——水，CO2和二氧化硅水和物。土壤中留下的有機硅化合物在水中可溶，在日光中的紫外線照射下進一步分解為硅酸，而硅酸是海水中天然存在的一種化合物，因此無須擔憂大量、長期使用后硅油的累積和殘留?！?〕、硅樹脂表3:硅樹脂制品的應用制品種類應用范圍絕緣漆用于電機設備的線圈浸漬漆，粘接云母用的絕緣漆，用于玻璃絲、玻璃布及石棉布浸漬的絕緣漆。涂料用于耐熱、耐候的防腐涂料,耐搔抓的透明涂料,脫模和防潮涂料，耐輻照涂料。粘接劑金屬和耐熱的非金屬材料的粘接劑，耐熱橡膠或橡膠與金屬的粘接劑，絕熱隔音材料與鋼或鈦合金的粘接劑，以及壓敏粘接劑。有機硅塑料作結構材料、半導體封裝用的模壓塑料，與玻璃布制得的層壓塑料，發泡后制得的泡沫塑料?！?〕、硅烷偶聯劑硅烷偶聯劑的應用：硅烷偶聯劑最早是作為玻璃纖維增強塑料的玻纖處理劑而開發的。由于硅烷偶聯劑改善了玻纖與樹脂之間的粘合，從而顯著提高了增強塑料的機械性能。隨著復合材料的迅速開展，硅烷偶聯劑無論在品種或產量的開展速度也很快。近年來，利用硅烷偶聯劑對某些材料引入特定功能性基團，可以改良材料的外表性質，獲得防靜電、防霉、防臭、防凝血和生理惰性等，成為硅烷偶聯劑新用途的開端。正是由于許多重要應用領域的開發，硅烷偶聯劑成為有機硅的一個重要分支。表4:硅烷偶聯劑的主要應用應用領域應用效果處理玻璃纖維增強材料有效提高復合材料的濕態機械性能和穩定的電氣性能。處理礦物粉末填料提高復合材料的機械強度，改善加工性能，增強填料的潤濕性和分散性。增粘劑用作環氧、聚氨脂、氯丁橡膠等粘接劑和密封劑的增粘劑,可以大大提高樹脂對玻璃或金屬基材的干態粘接劑,改善濕態粘接保持率。橡膠加工提高無機填料在橡膠中的分散性，改善橡膠的物理電氣性能和綜合加工工藝性能。其他方面處理玻璃外表，防止飛機、汽車的擋風玻璃外表結冰現象。有機硅材料的國內開展現狀4.1生產我國有機硅產品的研制始于20世紀50年代中期的沈陽化工研究院，到20世紀60年代開始工業化生產。20世紀80年代，我國有很多家有機硅單體生產廠，但大多存在規模小、本錢高、技術落后的問題。20世紀90年代，藍星星火化工廠在國內率先建立了年產量萬噸級的生產裝置。截止2007年底，全國有機硅單體生產總能力〔以甲基氯硅烷的合成能力計〕已到達52.5萬t／a。我國主要有機硅單體生產企業及生產能力見表。2006年10月，藍星〔集團〕總公司宣布收購法國羅地亞公司的有機硅業務工程，從而使該集團國內外甲基氯硅烷的生產能力增加了22萬t／a，到達42萬t／a，躋身國際有機硅單體生產大公司之列。隨著生產能力的擴大和市場需求的增加，國內有機硅單體的產量連年增加，2007年的產量約為30萬t左右，表9是近年國內有機硅單體產量。目前國內有機硅單體合成流化床裝置的生產規模為5萬t／a，二甲基二氯硅烷的選擇性可長期穩定在80%以上，生產技術水平有了顯著的提高，根本接近國外先進水平，而且實現了長周期運轉，已具備了與國外產品抗衡的能力。因此，產品在滿足國內市場的同時已進入國際市場，2006年與2007年出口量連續兩年都超過6萬t。隨著應用市場的不斷開發，我國現已成為世界有機硅單體的消費大國，但長期以來國內生產無法滿足需求。根據近年國內有機硅單體的生產情況，我國有機硅單體大開展的時機已成熟，完全可以用國內開發的生產技術建設大規模的有機硅單體生產裝置。近兩年來，國內掀起了有機硅單體投資熱潮，除浙江合盛、山東東岳等公司的裝置已建成外，仍有新建和擴建工程在實施之中。此外，我國作為世界最具開展潛力的有機硅單體消費國也吸引著國外的生產商直接參與我國的有機硅單體的生產，德國的瓦克公司和美國道康寧公司聯合投資的有機硅單體公司已于2006年開始在張家港建設，方案總生產規模為40萬t／a，預計一期工程將于2008年投產。根據已完成和正在實施的建設工程統計資料，預計2010年我國有機硅單體以甲基氯硅烷的總合成能力計將超過150萬t／a，成為全球最大的有機硅單體生產國。2010年我國有機硅單體能力預測見表。根據目前國內有機硅單體的生產水平，按二甲基氯硅烷的選擇性82%計，水解和裂解總收率為97%計，那么2010年國內聚硅氧烷的供給量為65萬t〔折合二甲基二氯硅烷130萬t〕。4.2消費隨著建筑工業、電子／電器工業、日化和紡織工業等工業的開展，我國有機硅產品的消費量長期快速增長。2000-2007年間，國內有機硅單體的消費量年均增長率達26%以上。2006年，由于反傾銷政策的實施，國內有機硅材料的低端市場有所萎縮，如硅油消泡劑、脫模劑等。與2005年相比，2006年全國有機硅單體的消費量略有增加，約為52萬t。2007年，隨著國內產能釋放和價格的回落，有機硅單體消費激增。近年國內有機硅單體的供求情況見表。從表可見，我國有機硅產品的消費量的年均增長速度遠遠高于世界其他國家和地區，是全球有機硅產業開展的主要推動力。由于工業結構和下游工業水平不同于興旺國家，而且許多應用領域還在開發，因此我國有機硅單體的消費結構不同于興旺國家：硅橡膠的市場規模最大，2007年約消費75%硅氧烷，硅油的消費比例約為20%；硅樹脂及其他約為5%。與興旺國家相比，我國的有機硅市場仍處于高速成長期，預計2008-2010年間年均增長速度為20%，2010年聚硅氧烷的需求量為53萬t〔折合二甲基二氯硅烷為106萬t〕?？紤]到國內有機硅單體己進入國際市場，而且我國的產品與興旺國家的產品相比具有價格優勢，因此出口量具有增加的可能性。假設在建裝置順利投產，2010年全國有機硅單體的供需根本平衡。根據國內目前有機硅單體消費的增長形勢，預計2015年全國有機硅單體的需求量約為85萬t〔折合二甲基二氯硅烷為170萬t〕。因2010年后除張家港工程外，根本沒有新建工程投產，因此2010年后如不增加有機硅單體的產能，國內將再次出現供給缺口。4.2.1硅橡膠〔1〕建筑業。近年來，隨著建筑以及家庭裝修業的開展和新型建筑材料的應用，國內硅酮密封膠和有機硅結構膠的用量以年均20%左右的速度開展，2007年建筑及室內裝修用硅橡膠的數量〔以硅氧烷計〕接近15萬t，是國內有機硅材料的最大消費市場。建筑業作為我國的支柱產業，預計今后仍將快速開展，預計2010年國內有機硅建筑與室內裝修方面對硅橡膠的需求量將到達23萬t，2015年在35萬t以上?！?〕電子／電器工業是我國硅橡膠的又一重大消費領域，年消費量已到達7.5萬t左右。我國目前是全球最大的電子／電器產品的生產大國，產品行銷世界各地。由于人民幣升值、產品更新換代以及勞動力本錢等因素的影響，電子／電器出口增長速度出現下降的趨勢。電子產品的小型化將減少各種電子材料的用量。因此，電子／電器行業對硅橡膠的需求增長速度將低于建筑業，預計2010年的需求量為13萬t，2015年需求量將到達18萬t。〔3〕汽車工業硅橡膠的用量在大幅度增加，2007年的用量已達0.6萬t。根據國外的最新研究，增加有機硅材料在汽車零部件方面的用量，可以大幅度提高汽車的平安性能，因此汽車產量和單車用量水平的提高都將推動汽車工業對硅橡膠需求的增加，預計2010年的用量為1萬t，2015年在2萬t左右，2007年我國消費硅橡膠〔以硅氧烷計〕約23.1萬t。根據以上分析，預計2010年國內硅橡膠的總需求量將到達37萬t，2015年將到達55萬t左右。4.2.2硅油〔1〕日化行業。我國的日用化工行業有了長足的開展，國際上知名的日化跨國公司根本上都已在我國建立了合資或獨資的工廠，使我國日化產品的生產水平根本與興旺國家持平。盡管人均消費水平遠遠低于興旺國家，但由于人口的因素，我國現已成為全球日化產品的生產和消費大國。目前，日化領域每年消費的硅油數量近3.5萬t，主要用于護膚品和護發產品中。〔2〕紡織品。我國是世界上紡織品出口量較大的國家，隨著國際市場上對紡織品質量要求的提高，使得硅油在紡織工業中的應用越來越多，目前每年用量約為1萬t。〔3〕消泡劑。有機硅類消泡劑以其性能優良、副作用小等特點而被造紙工業、發酵工業等使用。隨著我國造紙工業和發酵工業的快速開展，有機硅消泡劑的用量在不斷增加。由于目前有機硅單體價格較高，與其他消泡劑〔如植物油〕相比，硅油消泡劑尚無性價比優勢，因此僅被少量使用，但今后其用量將會隨造紙和發酵等工業對原材料本錢消化能力的提高和有機硅單體價格回落到較為合理的水平而增加。此外，食品工業和醫藥工業對硅油的消費量也在不斷地增加。硅油產品除良好的應用性能外，其最大的優點是無毒無害，因此越來越受相關應用領域的歡送。2007年，我國總計消費硅油約6.2萬t。預計今后相當長的時期內，國內硅油的消費都將處于高速增長的狀態，預計2010年國內硅油的總需求量將達12萬t左右，而且高檔硅油制品的比例將大幅度提高。2015年將到達24萬t左右。4.2.3硅樹脂及其它與硅油和硅橡膠相比，我國的硅樹脂消費水平還很低，2005年國內產量約為5000t，多數高檔次的產品依賴進口?！?〕電絕緣漆是硅樹脂的重要用途之一。其耐熱性高、絕緣性好，使用在電機或電器上體積就可做得更小、質量更輕〔節省金屬導電材料〕、使用壽命更長。硅樹脂絕緣漆主要品種有線圈浸漬漆、云母粘接絕緣漆、玻璃布石棉布等浸漬漆、低溫枯燥漆、無溶劑浸漬漆等?！?〕涂料是硅樹脂的另一重要用途。用硅樹脂配制的耐高溫涂料不僅具有耐500-600℃高溫，而且還兼有耐低溫、防腐蝕和憎水性等優良性能，廣泛用在石油化工、冶金、發電等企業的高溫設備上，還用于發動機以及其它需要防腐、防氧化的高溫部位和場合。2007年硅樹脂及其它產品消費量約1.5萬t，隨著我國工業水平的提高，硅樹脂的需求量將會不斷擴大，預計2010年硅樹脂及其它產品的總需求量將會到達4萬t，2015年硅樹脂及其它產品的總需求量將會到達6萬t。我國有機硅材料的開展存在的問題〔1〕總量缺乏，嚴重依靠進口。與市場需求相比，國內的供給缺口很大。2007年全國硅氧烷的凈進口量為15.8萬t〔折合有機硅單體為31.6萬t〕，相當于國內消費量的一半以上。此外，一些企業以國外的廢舊硅橡膠為原料，進行再加工利用，主要用于生產低檔次的硅橡膠制品。目前我國有機硅單體大約60%依靠進口?！?〕技術水平與國際先進水平仍有一定的差距。盡管國內有機硅單體的生產能力已具有了一定的規模，并且單套裝置的生產能力也到達了國外的先進水平，但是主要的技術指標與國際先進水平相比仍然存在一定的差距。例如，氯甲烷單耗指標國際先進水平可達0.79t／t，而