高性能甲基苯基系列硅橡胶混炼胶的开发和产业化可行性研究报告.doc

高性能甲基苯基系列硅橡胶混炼胶的开发和产业化目 录一、 总论1二、 企业情况6三、 项目的技术可行性和成熟性分析18四、 项目产品市场调查与竞争能力预测36五、 项目计划及考核目标 43六、 项目实施方案53七、 投资预算与资金筹措 80八、 经济、社会效益分析 90九、 项目风险分析与控制 99十、 主管部门审核及推荐意见 102一、 总论1、项目背景1.1项目的可行性研究依据有机硅材料是以Si-O键为主链的一类功能性新型化工材料，兼具无机和有机材料的性能，广泛应用于纺织、电子电器、石油、化工、轻工、建筑、冶金、机械、军工、办公设备、交通运输、医药、食品加工和日用化工等领域。对高科技和产业结构优化升级发挥日益重要的作用，是21世纪发展不可缺少的新型材料之一。有机硅属于资本密集、技术密集、高附加值的产业。许多西方发达国家都把有机硅材料作为重点新材料加以发展，如日本通产省把有机硅材料的开发列为把握二十一世纪高技术产业的关键技术，确定为关系国家大事的“下一代规划”。我国政府也十分重视民族有机硅工业的发展，1997年12月29日由国务院批准，于1998年1月1日开始执行的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录第十六大类化工类中，将有机硅产品列为国家鼓励重点发展的产品。2000年7月27日经国务院批准，当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录（2000年修订）中，“有机硅产品生产”列于第十六大类中。有机硅产品大致分为四大类：硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂。有机硅单体是有机硅产业链中最基础的原料，硅橡胶是最重要的有机硅产品之一。甲基苯基硅橡胶是目前国际上为满足不断增加的耐高、低温性能要求开发出的新型硅橡胶材料，其通过在聚硅氧烷的侧基上引入苯基，将甲基苯基三环体（A3）和甲基混合环体（DMC）和乙烯基环体（VMC）共同开环聚合改性而形成，其耐温范围由现有甲基乙烯基硅橡胶的60280扩展到-70350，短期工作温度可达-110400，同时扩展了耐高、低温的上下极限。甲基苯基硅橡胶除了具有甲基乙烯基硅橡胶所有优点之外，还具有卓越的耐低温、耐烧蚀和耐辐照等性能，且成本更低，大有取代甲基乙烯基硅橡胶的趋势，主要应用在航空航天，军事还有其他一些高尖端技术。目前国内外硅橡胶的生产中，以甲基乙烯基硅橡胶占主导地位，其耐高、低温性能较好，为-60280，目前甲基乙烯基硅橡胶的市场容量为12万吨/年以上，在各行业已经得到广泛的应用。随着现代工业的发展，硅橡胶的应用领域越来越广，作为航天、航空、军事、电子电器、发动机、工业深制冷的主要零部件的材料。随着主机性能的提升，相应对零部件材料性能的要求越来越苛刻，现有甲基乙烯基硅橡胶已无法满足更加严格的耐高、低温性能要求，零部件材料的不足则直接阻碍相关产业的发展。此外，生产A3的单体甲基苯基二氯硅烷在耐射线辐射的橡胶和溶液的生产、耐热的树脂和搪瓷的生产、具有高绝缘特性的绝缘漆的生产、耐热的绝缘液体等的生产中；中间产品A3在高真空泵油和耐射线辐射的室温硫化硅橡胶（RTV）以及低玻璃化温度橡胶和耐高辐射稳定性的橡胶等的生产中也皆属于基础核心技术。基于以上两方面，西方发达国家均将其视为核心机密，经检索世界七国二组织的专利情况，都没有相关专利申请，主要采取技术秘密保护，以封锁此类技术的扩散。因此甲基苯基硅橡胶、甲基苯基二氯硅烷和A3已成为我国现代国防军工和工业化建设必不可少的重要材料，其开发及产业化对我国国民经济的发展将产生深远意义和重大影响。1.2项目的社会经济意义带动相关产业的发展甲基苯基硅橡胶可用于耐高、低温领域，诸如电力、电子、电器、阻燃、汽车、工业深制冷、航空、航天、国防等领域的生产。随着现代工业的发展，作为航天、航空、军事、电子电器、发动机、工业深制冷的主要零部件的材料，其材料性能的要求越来越苛刻， 长期以来，这些产品的生产和成本一直受到国外有机硅生产厂商的制约，高质量低成本甲基苯基硅橡胶的国产化，无疑将在经济和技术上给这些产业提供更为广阔的发展空间。可极大地推动民族有机硅橡胶行业的发展本项目成功实施后，生产出的甲基苯基系列高端硅橡胶产品，将进一步扩大我国硅橡胶制品的应用领域，提高了产品的技术含量，提升了产品档次。并将促进相关硅橡胶应用行业的发展。促进有机硅橡胶相关技术的发展高耐温硅橡胶生产技术的核心就在于甲基苯基三环体的生产。甲基苯基二氯硅烷、A3还广泛用于其他有机硅产品的生产，目前中国尚无这一产品的生产技术，掌握这一核心技术，对丰富我国有机硅产品品种有着非常重要意义。打破外国公司的技术封锁和对高端产品的市场垄断。本项目的实施标志着我国在耐高低温硅橡胶领域打破了国外公司的技术封锁，填补了国内该项技术空白。在此之前，我国该种产品全部依赖进口，本项目产品投放市场后，将满足国内市场对耐高温硅橡胶的需求，替代或者减少进口，打破外国公司对此高端产品的中国市场垄断，走出一条我国有机硅工业自主开发的道路。2、项目概述2.1 项目技术可行性和成熟性公司在国内范围独家引进该技术后，以清华大学高分子研究所拥有的发明专利（专利申请号：00109519.6）“利用高分子催化剂制备碳官能有机氯硅烷的方法”以及精馏分离研究室在间歇减压精馏工艺、设备优化研究方向取得的研究成果作为技术开发基础，与清华大学化学工程学院、环境工程学院专家共同组成了课题攻关小组，对该技术进行了消化与吸收，并进行了二次创新；建立50吨/年甲基苯基二氯硅烷和20吨/年A3中间体试验装置，成功试生产出纯度大于99.99%的高质量A3中间体，达到俄方技术指标。在此基础上，自主开发出了以KOH为催化剂的A3与甲基混合环体（DMC）、乙烯基环体（VMC）开环共聚合工艺，利用公司现有甲基乙烯基硅橡胶生产装置，进行装置部分改造，成功生产出100多吨甲基苯基生胶。在高性能甲基苯基硅橡胶混炼胶的研制过程中，进行了5个牌号的混炼胶配方设计，并开发了相应的混炼工艺规程，共试生产5个牌号甲基苯基硅橡胶混炼胶近200吨，样品供多家用户使用，反应效果较好(用户报告见附件7.6)，同时针对用户在试用过程中反应的问题，对技术工艺、设备、混炼配方及工艺进行了反复多次的调整，优化了工艺方案，在此基础上，已基本具备新建国内首套500吨/年甲基苯基二氯硅烷和300吨/年A3生产装置，5000吨/年甲基苯基生胶生产装置和8000吨/年混炼胶生产线，实现产业化的技术基础、人才基础和产业基础。2.2 市场预测 甲基苯基二氯硅烷单体和A3的市场预测在今后10年里世界有机硅的需求量还将以每年510的速度增长，预计2010年世界有机硅单体的消费量将超过270万吨。1993年以来，我国有机硅初级聚合物进口量以年均接近30的速度增长，这不仅说明国内对有机硅产品的需求量在加大，也反映出国内有机硅单体中间体的供应严重不足。未来五年内，国内有机硅单体的需求量年均增长率按保守取值15计算，2010年将达60万吨/年，而我国2006年所能达到的最高产能不过40万吨/年，而实际生产只有产能的6070%,因此发展我国有机硅单体中间体的生产非常迫切，甲基苯基二氯硅烷单体和甲基苯基三环体中间体（A3）的市场前景非常广阔。 甲基苯基硅橡胶的市场预测据中国氟硅工业协会有机硅分会预计，未来5年内，国内甲基苯基硅橡胶的市场需求量将达到3万吨/年，产值达16.8亿元/年。除航空、航天、军事等领域的需求外，电力、电子、电器、阻燃、汽车、发动机、工业深制冷等领域的需求不断增长，其增长幅度在20左右。2.3 项目规模在考虑企业的综合能力和市场需求的情况下，本项目规模定为新增国内首套500吨/年甲基苯基二氯硅烷和300吨/年A3生产装置，5000吨/年甲基苯基生胶生产装置和8000吨/年混炼胶生产线。2.4 项目实施方案在原有试验装置的实践基础上，进一步选好设备材质，降低甲基二氯硅烷和氯苯合成甲基苯基二氯硅烷的反应温度，提高目的产物的选择性，优化分离效果，开拓市场，培养和吸引人才，完善各项管理制度，加强环保措施，建设一套国内首套500吨/年甲基苯基二氯硅烷和300吨/年A3生产装置，5000吨/年甲基苯基生胶生产装置和8000/年混炼胶生产线。2.5 投金估算与资金筹措企业前期投入254万元，项目新增总投资10095万元，其中自筹3795万元，银行贷款4000万元，申请拨款1700万元，其中申请成果转化资金无偿拨款1200万，贷款贴息500万，地方配套600万元，建设期为三年。2.6 效益分析项目实施达产后，将实现新增产值44800万元/年，新增净利润11265.15万元/年，新增税金5972.04万元/年，新增创汇达1079万美元/年，投资回收期3.13年3、项目计划目标预期目标：建成国内首套500吨/年甲基苯基二氯硅烷和300吨/年A3生产装置，5000吨/年甲基苯基生胶生产装置和8000吨/年混炼胶生产线，填补国内空白。项目实施达产后，将实现新增产值44800万元/年，新增净利润11265.15万元/年，新增税金5972.04万元/年，新增创汇达1079万美元/年。投资估算：企业前期投入254万元，项目新增总投资10095万元，其中自筹3795万元，银行贷款4000万元，申请拨款1700万元，其中申请成果转化资金无偿拨款1200万，贷款贴息500万，地方配套600万元。二、 企业情况三、 项目的技术可行性和成熟度分析（一）项目的技术创新性1、本项目的基本原理及关键技术内容1.1 基本原理 热氧老化机理热氧老化是硅橡胶老化中最重要的一种老化形式。硅橡胶的使用环境大多是在高温空气下，由于热和氧两种因素的共同作用使其发生热氧老化。在热氧老化过程中，热促进了硅橡胶的氧化，而氧促进了硅橡胶的热降解。而影响硅橡胶老化的因素和机理是：硅橡胶的分子链结构和组成是决定耐热性能高低的主要因素。只含Si-O原子的硅橡胶主链，由于其柔性大，易卷曲，某些微量不纯物（如水、硅羟基或残存催化剂）能迅速引发主链降解。降解的难易程度不仅取决于硅橡胶本身的结构，还取决于不纯物的性质和含量。Si-O键的高极性也决定了它易受极性的攻击而迅速引起主链的热重排降解（见下式）。除了上述主链的热重排降解外，还有侧基的氧化，使反应更加复杂。 R R R R R R R SiOSiO x SiOSi SiSi + SiO x+1 R R R R R R R 氧只能对硅原子化合的有机基团直接作用。显然，围绕主链的基团结构对热稳定性又有极大影响，侧链烷基团增加时，硅橡胶热稳定性下降。硅橡胶在合成时其末端会不同程度带上-OH，促进硅橡胶在使用过程中发生交联，使得分子量上升，引起老化，这是因为： SiOSiOH+HOSiOSi SiOSiOSiOSi H2O 硅橡胶加工时几乎均要用白碳黑来补强，而白碳黑表面存在一定数量的活性硅羟基，同时其表面残留的吸附水和羟基缩合产生的水，均使硅橡胶的耐热性能下降，这是因为： OH OSi白炭黑SiOSi 白炭黑 HOSiSiOSi +H2O Si +H2OSi而且白碳黑的用量越大，带入硅橡胶中的活性羟基愈多，对耐热性能越为不利。另外，分子链端或其中的硅醇基与分子链中硅氧烷键反应，生成挥发性的环硅氧烷：大多数情况下，硅橡胶在合成过程中不可避免地残留催化剂。无论是酸性或是碱性催化剂都对硅橡胶的热稳定性产生一定程度的影响。酸性催化剂制备的乙烯基硅橡胶在真空中350加热2h，失重25%；而用碱性催化剂制备的在265已达到相同的热失重。以KOH催化合成硅橡胶为例：而提高硅橡胶耐热氧老化性能的途径简言之就是三种，1.改变硅橡胶侧链基团的基构，如引入苯基，以防止硅橡胶侧链基团的分解而引起分子主链的交联或降解；2.在硅橡胶主链中引入大体积链段，如碳十硼烷基、亚苯基、亚苯醚基等，使硫化胶交联键热稳定性提高；3、在胶料中加入耐热添加剂，如三氧化二铁，二氧化铈等，以防止侧链氧化交联，主链环化降解。 耐寒机理 橡胶具有高弹性,但在低温下,由于橡胶分子热运动减弱,分子链段被冻结,会逐渐失去弹性。影响橡胶耐寒性的两个重要过程是玻璃化转变和结晶转变。硅橡胶硫化胶的耐寒性与玻璃化过程和结晶过程有关。二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶的玻璃化转变温度Tg为-125-130 ,甲基苯基乙烯基硅橡胶为-110-115，甲基乙基硅橡胶为-125。虽然二甲基硅橡胶和甲基乙烯基硅橡胶的玻璃化温度很低,但其硫化胶在-50下放置后,由于强烈结晶而失去弹性,因此在低温下的长时间工作能力受到了限制;用乙基或苯基取代甲基,可以破坏聚二甲基硅氧烷分子链的规整性,从而极大地降低聚合物的结晶温度和结晶度,降低硫化胶的结晶性。含5%、8%和10%(摩尔分数,下同)乙基硅氧烷链节的硅橡胶在-78下的结晶半周期为20、 550和870min,含30%乙基硅氧烷链节时不出现结晶。含8%10%甲基苯基硅氧烷链节的硅橡胶的脆性温度Tc为-110,在-78时的结晶半周期为4000min;而含20%甲基苯基硅氧烷或15%二苯基硅氧烷链节的硅橡胶在-78下不结晶。俄罗斯通过对非结晶性硅橡胶的研究,制得了可在-60、-90、-100和-120低温下,在空气、惰性气体和真空等环境中长期工作的橡胶制品。在-70使用的是苯基硅橡胶CKTB-2101和CKTB-2103;用乙基硅橡胶可以制造在-90和-120长期工作的橡胶件。乙基硅橡胶只有俄罗斯生产。苯基硅橡胶20世纪50年代初期由美国研制成功,前苏联也在1970年生产出苯基硅橡胶CKTB-803、CKT-2-803、CKTB-2101和CKTB-2103;我国则在20世纪80年代中期由上海树脂厂和吉林化学工业公司研究院分别中试成功苯基硅橡胶PVMQ120-1和120-2。从以上分析我们可以看出，在侧链引入苯基，既可以以防止硅橡胶侧链基团的分解而引起分子主链的交联或降解，又可以破坏聚二甲基硅氧烷分子链的规整性,从而极大地降低聚合物的结晶温度和结晶度,降低硫化胶的结晶性，所以甲基苯基硅橡胶能同时扩展的低温和高温上限。1.2 工艺路线项目的技术工艺路线可分为三个方面的内容。1、合成甲基苯基二氯硅烷，再由其制备A3中间体。合成甲基苯基二氯硅烷：本过程的原料是甲基二氯硅烷和氯苯，利用Si-H健是极性不稳定，在高温下脱氢与氯苯进行侧基交换反应，由苯基取代硅烷中的氢合成甲基苯基二氯硅烷，再经冷凝精馏提纯得到纯度在98%以上的甲基苯基二氯硅烷，反应方程式如下： CH3 CH3 ClSiCl+C6H5Cl ClSiCl+HCl H C6H5合成A3：将合成的甲基苯基二氯硅烷进一步提纯到纯度99.8%以上，在耐腐蚀的搪瓷反应釜中边搅拌边与水进行水解反应，利用SiCl与HOH进行交换水解形成SiOH，其比SiCl稳定，副产物为HCl，然后将水解产物进行中和水洗，得到中性的水解产物，借助催化剂在一定温度下再经脱水裂解及分子重排得到甲基苯基三环体（A3）和四甲基四苯基环四硅氧烷（A4）的混合物。将两种混合物在精馏塔中，利用两种物质沸点的差异进行分离可得纯度98%的A3，反应式如下： 此阶段工艺路线可以用下图表示：甲基苯基二氯硅烷冷凝合成甲基二氯硅烷苯氯 苯精馏裂 解沉渣99.99A3（99.99%）甲基三氯硅烷2、甲基苯基生胶的制备本工艺是将八甲基环四硅氧烷（D4）和四甲基四乙烯基环四硅氧烷、A3及甲基或乙烯基硅油封头剂在碱性催化剂存在的条件下进行阴离子开环聚合反应，达到聚合要求后，再加入酸性（酸胶或气相白炭黑）中和剂来中和，最后升温去除反应物中的低沸物，即得到甲基苯硅橡胶，我们改变加入的A3比例不同来合成不同耐温等级的甲基苯基硅橡胶，反应式如下：注：K为CH3或CH=CH2 此阶段工艺路线可以用下图表示：原 料 计 量真 空 脱 水二 次 脱 水聚 合脱 低 分 子 产 品 DMC、VMC、A3 封头剂、催化剂回收利用3、甲基苯基硅橡胶混炼胶的制备。工艺流程框图如下：配 胶冷 炼热 炼包 辊薄 通滤 胶包 装甲基苯基硅橡胶本身有很高的耐高低温和耐老化、绝缘等性能，但其它生胶状态下强度化，无法加工成产品，只有通过添加纳米级的补强填料，如气相或沉淀法白炭黑，和其他辅助材料如分散剂，内脱模剂未提高其物理机械性能和加工性能，并能适应不同的应用需求。该部分的技术方案：将自主开发的技术成果不缩合羟基硅油作为抗结构化控制剂；苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂处理氢氧化铝填料；采用专利技术动态高温处理氢氧化铝阻燃填料，实施工业化生产。本项目在混炼胶专用料的配方设计中注重保证硫化制品的耐高低温性能和物理机械性能指标，并充分考虑胶料的加工性能，基础配方如下：甲基苯基生胶100份；白炭黑2545份；羟基硅油（结构化控制剂）56份；脱模剂0.10.3份；氢氧化铝510份；耐热添加剂510份；其它助剂35份。1.3 关键技术甲基苯基二氯硅烷的高温合成甲基苯基二氯硅烷水解、裂解合成A3前的精馏提纯A3的分离提纯甲基苯基硅橡胶的合成耐高温分散剂的合成阻燃耐高温分散剂的合成阻燃耐高温无机填料的处理 2、项目创新点在独家引进俄罗斯国家元素有机化合物化学与工艺科学研究院开发成功的Know-how“甲基苯基二氯硅烷单体、A3中间体”二个制备工艺软件包的基础上，通过与清华大学共同消化与吸收，进行二次创新，完善了甲基苯基二氯硅烷单体、A3中间体的制备工艺，提高了制备效率；并自主开发出后续的甲基苯基生胶、混炼胶的生产工艺，增强了基础聚合物及终端产品的品质，完善了三废排放处理，形成了七项创新成果,中试产品经用户使用达到国外标准，达到国际先进水平。开发出了甲基二氯硅烷与氯苯一步法反应制备甲基苯基二氯硅烷（MphSiCl2）的工艺，代替引进俄罗斯技术的多步法合成工艺，简化了流程，提高了反应目的产物的收率。开发出了板式塔和填料塔相结合、连续与间歇操作相结合的多塔精馏工艺流程，精馏效率大大提高，能耗大大降低， A3的产品纯度稳定控制在99.99%以上。A3的三废的处理和综合利用上，开发出了含苯、一甲基三氯硅烷废水的萃取分离工艺，完善了三废处理技术，所有三废均做到了达标排放。自主开发了A3与甲基混合环体（DMC）、乙烯基环体（VMC）开环共聚合生产甲基苯基生胶生产工艺。在甲基苯基硅橡胶生产过程中，开发出喷淋脱水工艺，对原料甲基混合环体中含有的微量水分进行有效脱除，该项技术已申请中国专利。在甲基苯基硅橡胶混炼胶生产过程中，开发出了不缩合羟基硅油作为混炼胶的抗结构化控制剂，使混炼胶的物理机械性能和加工性能获得较大改善，同时产品贮存时间大大延长，填补了国内空白。开发出了苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂，对首先经动态高温处理的氢氧化铝填料进行再处理的工艺技术，充分保证了氢氧化铝的填加效果和阻燃效果，其中动态高温方法处理氢氧化铝填料技术已申请中国发明专利。 3、项目的成果、技术来源情况概括说来就是：完善引进的中间体原料制备技术，自主开发终端产品的生产工艺。技术内容说明该技术成果包括甲基苯基二氯硅烷单体、A3中间体、甲基苯基生胶和混炼胶的生产技术，其中甲基苯基二氯硅烷单体、A3中间体的生产技术为引进俄罗斯国家元素有机化合物化学与工艺科学研究院开发成功的专有技术（见附件4.3），该技术是俄罗斯为军工配套而研制出的尖端技术。在引进技术的基础上，通过与清华大学共同消化吸收（合作协议见附件4.4），进行二次创新，完善了A3中间体制备工艺，简化了制备工艺步骤，提高了制备效率，并自主开发出后续的甲基苯基生胶、混炼胶的生产工艺，增强了基础聚合物及终端产品甲基苯基硅橡胶的品质等，形成了七项创新成果，具有国际先进水平，填补了国内乃至亚洲甲基苯基硅橡胶全流程生产技术的空白，产品技术指标，特别是耐高、低温性能（-70350），与国外同类产品相当，中试产品性能经用户使用完全达到国外标准。本项目制备技术针对化工产品的特点，充分运用知识产权战略，混炼胶、催化剂配方采用技术秘密保护，工艺部分创新成果采用专利保护，已申请4项专利，其中发明专利3项：“有机硅高温胶原料甲基混合环体脱除微量水的方法及装置”（专利申请号200510037925.4）；“一种用于硅橡胶阻燃填加剂氢氧化铝动态高温处理方法”（专利申请号200510037924.X）；“用于注射成型复合硅橡胶绝缘子混炼胶专用料的制备方法”（专利申请号200510037923.5）；实用新型1项，“一种有机硅高温胶原料甲基混合环体脱除微量水的装置”（专利申请号200520069391.9），围绕整个产品的生产工艺，基本构建了自主知识产权体系，且由本公司独家实施产业化。（专利受理通知书见附件4.2）4、项目国内外发展现状、存在问题及采取的措施4.1 项目国内外发展现状甲基苯基硅橡胶是20世纪50年代初由美国道康宁（D.C）公司首先研制成功，前苏联也在1970年生产出甲基苯基硅橡胶（产品牌号为CKTB-803、CKTB-2101），甲基苯基硅橡胶生产技术的核心是甲基苯基二氯硅烷单体和A3中间体的生产技术。目前，美国和俄罗斯的甲基苯基单体和中间体的生产技术水平在世界上处于领先地位，美国采用的是甲基二氯硅烷与氯苯在650高温下进行反应合成甲基苯基二氯硅烷的热缩法，俄罗斯采用的是甲基二氯硅烷在铜系催化剂作用下于400500通入氯苯和氯甲烷反应合成甲基苯基二氯硅烷的直接法。我国有上海树脂厂和吉林化学工业公司研究院分别开展过甲基苯基硅橡胶的研制，但其采用的是光照法和伍尔兹法制备中间体原料，由于技术难度大，工艺复杂，产品收率低，因此成本极高，均未能实现工业化生产，且上海树脂厂已经停止生产，每年只有吉化研究院提供少量的试验室产品供国家航空航天使用。就国内硅橡胶行业而言，目前生产高耐温硅橡胶混炼胶的方法是采用混炼时填加耐热添加剂，扩展耐高温程度有限，一般只能达到280左右，而对耐低温性能的提高则丝毫没有办法，国内生产高耐温硅橡胶混炼胶规模最大的企业主要有两家：一是本公司，另一家为东爵精细化工（南京）有限公司，其以耐高温甲基乙烯基硅橡胶产品为主，产品的耐高、低温范围为-60280，而本项目生产的苯基硅橡胶的耐高、低温度为-70350，比较二者的机械物理性能，本产品的性能指标已全面超过东爵公司的产品（具体性能对比见表10）。因此甲基苯基二氯硅烷、甲基苯基三环体（A3）的生产工艺已成为制约我国甲基苯基硅橡胶发展的技术瓶颈，新型硅橡胶材料的缺乏严重制约了国内相关产业的发展。4.2 技术对比及存在问题甲基苯基硅橡胶中间体制备技术的比较：甲基苯基硅橡胶生产技术的核心是甲基苯基二氯硅烷和A3中间体的生产技术。下表8列出了目前国外各种不同的制备甲基苯基单体和中间体的工艺路线，与本项目二次创新开发的A3技术对比如下：表8 国外单体制备技术与本项目的单体制备技术的对比国 外本 项 目技术1.苯基三氯硅烷和甲基三氯硅烷在乙醚等溶剂中利用甲基卤化镁或苯基卤化镁的格式法（美国GE公司）本项目开发的甲基二氯硅烷与氯苯一步法直接反应制备甲基苯基二氯硅烷2. 甲基二氯硅烷与氯苯在650高温下进行反应的热缩法（美国D.C公司）3.硅粉在铜催化剂作用下于400500通入氯苯和氯甲烷反应的直接法（德国瓦克公司）4氯苯与甲基二氯硅烷单体在铜系催化体系作用下的反应（俄罗斯元素有机所）特点使用大量溶剂、工艺较复杂、反应温度高、反应压力大、收率低、副产物多、能源消耗大、成本高不用溶剂、工艺简单，单程转化率高，副产物少，能量消耗小，成本低、三废处理进行有效处理，达标排放更稳定、可靠的处理，达标排放甲基苯基生胶生产技术本项目甲基苯基生胶的制备方法采用自主研发的A3与甲基混合环体（DMC）、乙烯基环体（VMC）在KOH催化剂的作用下，通过开环共聚合、脱低分子得到生胶产品。该工艺的优点是工艺简单，易于工业化放大，产品收率高，生胶产品质量好。该工艺路线与俄罗斯、美国D.C公司等掌握A3生产技术的国外公司相似。但国外公司的工艺，经检索国内外专利文献，都没有相关的专利申请，估计只作为专有技术加以保护，本项目以A3中间体与甲基混合环体（DMC）、乙烯基环体（VMC）在KOH催化剂的作用下制备甲基苯基生胶的反应式如下：（CH3）3SiOSi（CH3）3x/4（CH3）2 SiO 4y/4（CH3）Ph SiO 4z/4（CH3）Vi SiO 4 KOH （CH3）3SiO（CH3）2 SiO x（CH3）Ph SiO y（CH3）Vi SiO z甲基苯基混炼胶生产技术对比表9是甲基苯基硅橡胶混炼胶生产技术对比表9 混炼胶生产技术对比国外混炼胶生产技术本项目产品针对性强，专用料开发，牌号较多产品针对性强，5个牌号生胶质量好：原料杂质少，催化剂为第二代的氢氧化钾，单套装置生产能力已达10000吨/年以上生胶质量较好：原料杂质多，催化剂为第二代的氢氧化钾，单套装置生产能力已达5000吨/年使用助剂品种多，处理效果好，成本较高采用专利技术进行处理的氢氧化铝阻燃剂，采用不缩合羟基硅油作为结构化控制剂，处理效果好混炼工艺先进，多为全系统密炼冷炼和热炼为密炼，薄通为开炼，混炼工艺严格产品性能比较表10 国内、美国D.C公司、俄罗斯产品性能对比表性 能 指 标国内HD8360美国D.C公司DH11俄罗斯655硬度，邵氏A度406837673860拉伸强度，MPa7.28.77.09.26.58.0扯断伸长率，500730550700600700抗撕裂强度，KN/m36.233382935压缩永久变形，70h/1001.120.8521.52.5耐温范围，-110325-113320-110310从以上各项技术比较可以看出，就甲基苯基二氯硅烷和A3生产技术而言，我们已经处在国际领先水平，主要差距主要体现在：a) 单体、硅橡胶的单套装置生产能力存在差距，例如国外甲基氯硅烷单体生产装置进一步扩大，目前流化反应器直径已达4米，单台流化床反应器的生产能力已达7万吨/年，全部流程采用计算机控制，生产效率提高迅速，原料消耗值接近理论值，技术经济指标更加合理，并且注重节能和综合利用。而我国甲基氯硅烷单体生产的流化床直径较小，最大直径只有2.8米，单台设备能力不足5万吨/年，在原料消耗、产品质量、技术经济指标以及二甲单体的转化率、产品纯度等方面与国外相比上有较大差距。目前我们的单套装置生产能力已经能满足项目达产时甲基苯基硅橡胶8000吨的产量，单套装置生产能力放大问题将是我们2期工程的重点攻关问题。b) 国外混炼工艺先进，多为全系统密炼，我们的混炼技术中冷炼和热炼为密炼，薄通为开炼，混炼工艺严格。c) 国外原料及辅料杂质少，我们所采用的原料由于采购渠道的变化，纯度也会上下波动。（二）项目的成熟性和可靠性在国内范围独家引进该技术后，以清华大学高分子研究所拥有的发明专利（专利申请号：00109519.6）“利用高分子催化剂制备碳官能有机氯硅烷的方法”以及精馏分离研究室在间歇减压精馏工艺、设备优化研究方向取得的研究成果作为技术开发基础，与清华大学化学工程学院、环境工程学院专家共同组成了课题攻关小组，对该技术进行了消化与吸收，并进行了二次创新；建立了50吨/年甲基苯基二氯硅烷和20吨/年A3中间体试验装置，成功试生产出纯度大于99.99%的高质量A3中间体，达到俄方技术指标。在此基础上，自主开发出了以KOH为催化剂的A3与甲基混合环体（DMC）、乙烯基环体（VMC）开环共聚合工艺，利用公司现有甲基乙烯基硅橡胶生产装置，进行装置部分改造，成功生产出100多吨甲基苯基生胶。在高性能甲基苯基硅橡胶混炼胶的研制过程中，进行了5个牌号的混炼胶配方设计，并开发了相应的混炼工艺规程，试生产出5个牌号甲基苯基硅橡胶混炼胶近200吨，样品供多家用户使用，反应效果较好(见附件7.6：用户报告)，同时针对用户在试用过程中反应的问题，对技术工艺、设备、混炼配方及工艺进行了反复多次的调整，解决了出现的问题。通过上述开发工作，已形成甲基苯基硅橡胶混炼胶全流程生产技术，该技术中试工艺流程全部打通，工艺参数基本确定，并融入了数项具有自主知识产权的创新技术，已申请了4项中国专利。经二次创新和自主开发所形成的甲基苯基硅橡胶混炼胶全流程生产技术水平总体上超过了引进的俄罗斯技术，达到了世界先进水平。现已经开发出的5个牌号的甲基苯基硅橡胶混炼胶产品，经用户试用，表明其技术指标，尤其是耐高、低温性能指标均达到国外同类产品先进水平。四、项目产品市场分析1、本项目产品的用途、应用领域及需求量、未来市场预测；项目产品的经济寿命期；相关替代产品及其竞争力比较1.1 本项目产品的主要用途、应用领域及需求量，未来市场预测对有机硅下游产品应用厂家的调查表明，目前中国有机硅市场供需失衡的形势严峻，产品质量不稳定，供应没有保障，价格偏高，给下游产业的持续发展带来很大的压力和风险。据中国氟硅有机材料工业协会介绍，目前国内产品的品种和产品的品级难以满足各应用领域的需求，尤其是高科技行业的需求。甲基苯基硅橡胶可用于耐高、低温领域，诸如电力、电子、电器、阻燃、汽车、工业深制冷、航空、航天、国防等。例如：耐-90350高低温硅橡胶电线电缆、高性能耐热阻燃硅橡胶、各种耐高低温和高绝缘要求的硅橡胶密封制品和零件如飞机、火箭、卫星的密封条、绝缘漆、电线、电缆、仪器仪表的密封绝缘。在神舟五号上，很多地方都用到了甲基苯基硅橡胶。下图2本项目实施后将带动的相关产业链。生产设备催化剂生产设备结构控制剂气相法白碳黑填充剂、添加剂甲基苯基生胶硅橡胶混炼胶硅橡胶制品汽车行业电器电子航空航天工业制冷电 力DMC环体A3环体VMC环体甲基苯基二氯硅烷等单体生产高纯硅催化剂甲醇甲基二氯硅烷氯 苯图2本项目实施后将带动的相关产业链随着美国的航天航空技术，军工技术、汽车工业、电力电子等尖端领域技术的不断发展，其甲基苯基硅橡胶需求量每年都在4万吨/年以上，且还有增长趋势，此外甲基苯基硅橡胶已经逐步向其他一些民用产品技术领域扩展，美国通用电气公司（GE），道康宁公司（D.C）生产的甲基苯基硅橡胶每年除了满足本国市场需求以外，仅有少量出口；俄罗斯地处高寒地带，此类产品主要应用在军工上，民用较少，其需求量每年都在1.5万吨/年左右。随着我国经济总量的迅速增长，未来几年内硅橡胶总需求量将突破20万吨/年的大关，其中对耐温等级更高的甲基苯基硅橡胶的需求将占到总需求量的20%左右，且以每年20%左右的速度增长，并有逐渐取代甲基乙烯基硅橡胶之势，预计未来5年内将达到3万吨/年的市场容量，产值达16.8亿元/年。长期以来，国内有机硅单体生产技术相对落后，有机硅下游工业的迅猛发展使有机硅单体供不应求，缺口很大。据统计，目前中国6070的有机硅产品依靠进口。海关进口资料显示，中国2004年有机硅产品供求差距超过20万吨。而从过去5年的走势来看，供求之间的差距在不断扩大。甲基苯基二氯硅烷单体除用来生产A3外，还可应用于以下方面： a) 耐射线辐射的橡胶和溶液；b) 耐热的树脂和搪瓷。c) 具有高绝缘特性的绝缘漆； d) 耐热的绝缘液体。中间产品A3除可用来生产甲基苯基硅橡胶外，还可应用于：a) 生产高真空泵油；b) 生产耐射线辐射的室温硫化硅橡胶（RTV）c) 低玻璃化温度橡胶和耐高辐射稳定性的橡胶。 在今后10年里世界有机硅的需求量还将以每年510的速度增长，预计2010年世界有机硅单体的消费量将超过270万吨。1993年以来，我国有机硅初级聚合物进口量以年均接近30的速度增长，这不仅说明国内对有机硅产品的需求量在加大，也反映出国内有机硅单体中间体的供应严重不足。未来五年内，国内有机硅单体的需求量年均增长率按保守取值15计算，2010年将达60万吨.年，而我国2006年所能达到的最高产能不过40万吨/年，而实际生产将只有产能的6070%,因此发展我国有机硅单体中间体的生产非常迫切，甲基苯基二氯硅烷有单体和甲基苯基三环体中间体（A3）的市场前景非常广阔。1.2、产品的经济寿命期：苯基硅橡胶20世纪50年代初期由美国研制成功,前苏联也在1970年生产出苯基硅橡胶，该产品在航天航空技术，军工技术、汽车工业、电力电子等尖端领域技术的应用不断增加，且以每年20%左右的速度增长。本项目生产的苯基硅橡胶属于国内首创，其硬度、拉伸强度、扯断伸长率、抗撕裂强度、压缩永久变形，耐温范围等多项指标都达到国外同类产品的水平。由于国外技术的长期封锁，我国耐温等级较高的甲基苯基硅橡胶产品长期依赖进口，而且数量上受到制约，只能满足科研工作的需要，无法满足我国日益增长的电力、电子、电器、阻燃、汽车、工业深制冷、航空、航天、国防等技术领域的需求，如耐-90350高低温硅橡胶电线电缆、高性能耐热阻燃硅橡胶、各种耐高低温和高绝缘要求的硅橡胶密封制品和零件如飞机、火箭、卫星的密封条、绝缘漆、电线、电缆、仪器仪表的密封绝缘等产品因材料性能的限制，直接制约相关技术的发展。因此，苯基硅橡胶尽