有机硅益处与用途

探索有机硅的优点和用途。

社会经济益处

在全球，有机硅制造是一个价值约730亿元的行业，约210万吨的制备有机硅产品销往全球。在出口至亚洲的有机硅产品中，68%出口到了中国。

自2000年以来，中国的有机硅行业经历了发展增速的过程。2016年，中国占全球有机硅产能的55%，占有机硅产量及消费的45%。经过了数十年的发展，中国现已拥有综合性有机硅工业体系，从原材料、中间体、最终产品的生产到教育、科研、工艺及设计，还为加工助剂、设备制造、测试分析、自动化、物流仓储及环境保护等领域提供支持。

在中国，有机硅材料对战略性新兴产业的创新工作起到了支持性作用，这些产业包括：

  • 节能
  • 环保
  • 下一代信息科技
  • 新能源
  • 军事国防
  • 高端装备制造

在上述新兴行业，有机硅材料占到了总材料消费的30%。

有机硅是众多终端应用领域不可或缺的关键组分，因此，有机硅可能会直接供应给最终产品的制造商，但更常见的是，有机硅会历经产业链的若干阶段，通过基础材料转换或改性，每一层级的公司都能层层递进地增加材料的附加值，使其成为最终销售的成品。

有机硅以两种方式推动了经济增长：创造有机硅行业内的就业岗位以及促进依赖于有机硅成分的行业发展。

在中国，有机硅的直接生产与产业链沿线的间接生产提供了大量就业岗位。

  • 预计约15万名专业人员在中国有机硅行业工作。

据预计，在亚洲，约1000万员工参与到了与有机硅产品相关的经济活动当中，这包括有机硅制备、将有机硅分散、整合成更大的组分或销售含有机硅的产品。

建筑

在中国，每年建材生产使用了67,600吨有机硅，占亚洲有机硅在这一细分领域销售量的41%。自2010年起，建筑行业为中国提供了约9%的就业岗位。

有机硅产品应用于建筑密封胶、粘合剂与保护性涂层中。这些有机硅产品有助于保护、增强、保存建筑，并为建筑提供了美观、创新的特点。有机硅之所以广泛用于建筑行业是因为：

  • 有机硅能与混凝土、玻璃、花岗岩、大理石、铝、钢铁与塑料等众多材料粘合
  • 有机硅具有耐久性，可以抵抗恶劣天气、潮湿或阳光带来的腐蚀
  • 有机硅可以提升建筑能效，有机硅用作密封胶时可以耐潮，并抵御接缝与缝隙处传来的冷热空气，有机硅还有助于隔热
  • 有机硅提供了灵活性，减少中低强度地震对建筑的损坏

多亏了上述独特性能，有机硅不仅对居民楼与办公楼至关重要，也是桥梁、钻井平台、工业工厂与管道中不可或缺的材料。

有机硅可用于建筑材料，提升可持续性与能效：

  • 在相同应用中，有机硅密封剂比有机材料密封剂的寿命最多长3倍。
  • 在裸露的建筑表层使用有机硅树脂乳胶漆可最多减少40%的热损耗
  • 与传统建筑材料相比，有机硅添加剂或涂层可最多减少80%的建筑吸水，这有助于减少材料降解，延长处理后的材料寿命

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消费品

中国的个人护理与消费品行业每年采购约50,000吨的有机硅。在中国，仅个人护理产品行业就支撑了约250万就业岗位。

在这一领域，有机硅聚合物与环氧烷主要用于溶剂与产品载体。在个护领域，有机硅用于：

  • 除臭剂
  • 护发、护肤、防晒产品
  • 化妆品

在加工方面，有机硅提供了多种优势，例如透明、无色无味、在皮肤表面快速蒸发、低皮肤致敏性等，除此之外，有机硅还为产品提供了一种光亮顺滑的感觉。

消费品领域，有机硅用于生产：

  • 家用抛光剂
  • 洗涤剂
  • 蜡
  • 厨房用品
  • 婴幼儿产品

有机硅柔韧，耐热，耐细菌，因此格外适合用于厨房用具。有机硅厨房用具的种类无比丰富，从烘焙模具、防热手套到可压缩食品容器与鸭嘴杯等。

在消费品行业，有机硅可以显著降低能耗：

有机硅在洗涤剂与织物柔顺剂中用作消泡剂，可减少洗衣机的用水量与能耗。

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电子

中国的电子行业每年购买价值约11亿元的有机硅产品，占亚洲有机硅产品采购额的43%。虽然有机硅在许多不同的电子产品当中均有使用，但对于中国占有大量市场份额的电信信息科技领域，有机硅可谓是必不可少。在半导体与LED中也可见有机硅的身影。

在消费电子与商用领域，有机硅密封剂、粘合剂与涂层可用于生产电子器械中的电路、连接器、电容、线圈、晶体管与电子管。有机硅能够保护不同电子部件免受热、冲击与污染的影响。随着电子设备变得越来越小，越来越便携，同时日益复杂化，有机硅对于确保以下设备的长期稳定性与性能至关重要：

  • 手机
  • MP3播放器
  • 平板电脑
  • 全球定位系统
  • 助听器
  • LED灯

有机硅也有助于电灯节能。

  • 2020年，中国LED产品的销售预计将达到灯具行业总销售额的70%，这也就意味着3400亿千瓦时的电力节约以及3.06亿吨的二氧化碳减排
  • LED灯比传统灯具少消耗90%的能源
  • LED产品中的使用，LED的光损耗降低，亮度与持久性提升，同时可靠性与保护增强，从而可以减少产品更换率、维护成本与固体废物的产生。

总体而言，有机硅有助于提升电子产品的能效、连接性、移动性能与功率。

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能源

中国的能源行业每年采购约40亿元的有机硅产品，既用于可再生能源领域，如太阳能板与涡轮风电机，也用于油气等传统能源领域。

  • 太阳能光伏技术相关活动创造了约250万就业岗位，其中三分之二在中国
  • 2017年，中国光伏发电装机量达到130GW
  • 风能行业在中国雇佣超过50万名员工
  • 石油占亚洲能源消耗的37％
  • 据估计，电、热、天然气和水的生产供应行业在中国雇佣了超过400万人

有机硅可用作太阳能板制造中的导电粘合剂和封装剂。有机硅耐紫外辐射，具有优异的透明度，这有助于提高太阳能板效率，同时其机械和化学性能可降低维修成本，延长使用寿命。

在太阳能领域，有机硅有助于节约成本，因为有机硅具有以下特性：

  • 透明
  • 稳定性
  • 低反应性
  • 耐温度与耐候性
  • 中性固化（避免腐蚀性副产物）
  • 粘着性
  • 灵活性

在风力涡轮机制造中，有机硅也用作粘合剂与润滑剂。

  • 有机硅可提高转子叶片的耐用性和耐候性
  • 通过提高耐用性和强度，同时减轻重量，有机硅有助于生产出能源潜力更高、尺寸更大的风力涡轮机
  • 有机硅润滑剂有助于降低涡轮机维护成本，同时最大限度地提高能效

在油气领域，有机硅是使用最广的消泡剂，因为有机硅：

  • 提高了油气开采率，同时减少用水量并提高效率
  • 在油井、钻井平台、炼油厂和油类运输的过程中维持吞吐量和产量
  • 通过防止漏油和下游设备损坏来节省成本

不仅如此，有机硅在输配电的地下电缆以及变压器中用作绝缘体。

  • 有机硅可将地下电缆的使用寿命延长最多20年，避免了更换或修复电缆，降低成本
  • 变压器中使用有机硅可提高电力传输的耐久性，并有助于防止停电

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医疗

中国的医疗行业每年采购价值7900万元的有机硅产品，有机硅用于各种医疗设备、专用医疗器械和药品当中。在制药业，中国是规模最大的直接雇主，提供了160万就业岗位。

有机硅具有疏水性，低致敏性，与大多数化学品不发生反应。由于其化学稳定性、耐久性和弹性，有机硅非常适合需要长期植入人体内的应用。另外，由于有机硅本身的化学稳定性、热稳定性、低表面张力和易消毒性，有机硅具有杰出的生物相容性和生物耐久性。

在医疗领域，有机硅有着数百种应用，包括：

  • 模具
  • 管材
  • 牙齿印模
  • 假肢
  • 呼吸器
  • 静脉注射药物与输血系统
  • 通气面罩
  • 化疗的冷却帽
  • 通气袋
  • 呼吸管
  • 导管
  • 医用粘合应用
  • 局部药物
  • 抗酸药物

由于人体及皮肤对有机硅的耐受性佳，有机硅可：

  • 促进愈合
  • 改善现有疤痕的外观
  • 减少不适
  • 降低病人风险
  • 使得改善病人生命的设备成为可能
  • 推动多种创新

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交通运输

中国的交通运输行业每年采购约8,600吨有机硅产品，主要用于汽车、船舶和航空领域。由于其强度、粘着性和耐久性，硅橡胶、树脂弹性体、密封剂、润滑剂和塑料添加剂在汽车、航空和船舶领域有广泛使用。

仅中国的汽车行业就创造了160万就业岗位，有机硅的使用让交通运输变得更高效，更安全，更可靠。硅橡胶、弹性体、密封剂、润滑剂和塑料添加剂广泛用于汽车部件。

  • 有机硅提供了安全气囊当中的气密密封和织物强度，帮助安全气囊在精准的时机和压力下充气，有助于提高安全性，减少交通事故死亡率
  • 有机硅耐高温，耐盐，耐雨水，因此可用于保护和隔离发动机部件，提高车辆在使用寿命内的安全性
  • 在新能源汽车中，有机硅用于整个电池组的封装，起到稳定、防振、散热、防水防尘的作用。另外，有机硅还用于动力电池单元的粘合和位置固定，以及锂电池的热管理
  • 2017年，中国新能源汽车的产销量分别达到79.4万辆和77.7万辆，汽车保有量超过180万辆，占全球市场的50％以上
  • 到2020年，中国新能源汽车的产销量预计将达到200万

有机硅的使用有助于减少污垢和薄膜的堆积，减少海洋生物在船体的附着，提高燃油效率，减少维护次数。

由于有机硅可以承受惊人的压力和极端温度，它们还可用于飞机和航天器装配和维护的众多领域，其中也包括中国国防现代化项目。

中国的高铁、轨道交通、航空、造船和船舶设备行业均已进入高速发展时期，将进一步推动高性能有机硅材料的开发和应用。