
有机硅类产品凭借优异的性能,在各个领域起改善特性、提升品质的关键作用。基于这些特性,有机硅下游产品广泛用于日常生活相关的各行各业。新能源汽车、集成电路、高端装备、人工智能等新质生产力未来增速较高,有机硅材料在这些行业的发展将加速;低VOC排放、环保特性和可回收性,符合可持续发展的要求,也是有机硅材料未来发展的重要方向。

建筑行业
硅酮胶是建筑行业最主要的产品,硅酮胶是以端羟基硅氧烷聚合物和多官能硅氧烷交联剂为基础,添加增塑剂、补强剂等辅助材料,经复配、混合、均化等过程制备,具有弹性粘接功能的高档粘接密封材料。具体应用主要集中在建筑(玻璃)幕墙、中空玻璃、DIY装修、装配式建筑等。此外,硅树脂也作为涂料中的添加剂使用,以增强涂料的防水、防污、耐磨等性能。
有机硅在建筑市场的应用竞争激烈,近年来建筑行业景气度下降,预计未来消费增速仅为2%。有机硅建筑胶行业缺乏统一的标准,产业链各环节对成本愈发敏感,其中的硅氧烷含量也普遍偏低。建筑胶企业也无意提升原材料中成本较高的硅氧烷含量。
从发展方向上看,建筑领域市场吸引力较高的产品是用于装配式建筑的改性硅烷密封胶(MS胶)和用于室内装修装饰的DIY专用胶。对这两种产品而言,发展的重点一是持续提升对不同材料的粘接性能,装配式建筑胶需要粘接混凝土、玻璃、花岗岩、大理石、铝材、钢材等材料,DIY专用胶则需要对塑料、金属、玻璃和陶瓷等材料具有超强的粘附性。二是,随着消费者对室内环境质量,居住舒适度的要求提升,减少挥发性有机化合物(VOC)排放也是有机硅材料发展的重点。
电力行业
有机硅材料在电力行业中的应用包括绝缘子、电缆附件、防闪污涂料和电力用油等。有机硅材料能够提供电气绝缘和机械固定,安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间,确保输电线路和变电站的安全性和稳定性。
我国将硅橡胶用于复合绝缘子的探索从1990年代开始,截至目前复合绝缘子的市场占有率已经超过70%。国家电网在特高压线路招标时,会均衡控制复合绝缘子、玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子的用量,以维持绝缘子市场的良性竞争,未来复合绝缘子的市场占比提升将较为缓慢。有机硅材料在电力行业中的应用增长主要来自特高压输电及大型风光基地配套输电线路的需求增长,以及电力用油在实际应用中的探索。
目前有机硅在电力行业的应用以HTV为主,其在恶劣条件下能够保持较好的物理和化学性能,有效抵抗紫外线、臭氧和恶劣天气的影响,在户外环境中使用能够防止污闪和冰闪事故的发生。随着高压和特高压设备对一致性和精度要求的提高,绝缘子中LSR的应用占比预计将逐步增加。因为LSR具有优良的流动性,能够采用注射成型工艺加工,减少内部气泡和表面瑕疵,更好地适应自动化生产,提升生产效率和良品率。
新能源行业
有机硅材料在新能源行业主要用于光伏组件的边框密封,主要产品是中性单组分硅酮密封胶和双组分硅酮结构密封胶。光伏用硅酮胶粘接强度通常超过1.0MPa,以提供长期防水密封性能,且具备优异耐候性、抗臭氧和耐盐雾性能,特别适合在光伏基地所处的环境中应用。除光伏组件密封胶外,有机硅改性的丙烯酸树脂还可以用于背板涂层;而在风机叶片中,也有少量有机硅产品用于表面处理和改善环氧树脂的性质。随着新能源行业的快速发展,有机硅在该行业的消费量也将进一步提升。
纺织与日化行业
有机硅在这两个行业的应用以硅油为主,较为传统,消费量也较为稳定。硅油占有机硅产品消费总量的近30%,主要是作为配方成分。硅油无色透明,具有粘度范围宽、温粘系数小、膨胀系数大、蒸汽压低、闪点高、耐高温、耐低温、耐候、耐辐照、表面张力低、对材料无腐蚀和具有生理惰性等性质,具有广泛的用途。
有机硅产品在纺织化学品中可以作为织物柔软剂、涂层整理、表面滑爽剂等产品的重要成分,为纺织品提升平滑、柔软、耐洗、抗静电等性能。在日化领域,有机硅产品用于洗发水、护肤品等领域,可以带来柔顺、光泽等效果;也作为表面活性剂中的乳化剂,用于化妆品和护肤品等。
电子行业
有机硅在电子领域的应用非常广泛,包括电子灌封、电子导热(硅脂、硅橡胶)、界面封装、电磁屏蔽、三防漆、元器件粘接等,有机硅材料主要提供电气绝缘、导热、减震、粘结和防护等作用。有机硅可以对半导体几乎所有电子设备的必备元件进行灌封保护,但在实际工业生产中,有机硅材料主要用于LED和IGBT(绝缘栅双极型晶体管)材料的灌封。有机硅仅次于环氧树脂,是电子及半导体行业第二大胶粘剂种类。
电子产业链较为复杂,一般元器件粘接胶的采购决策者为元器件和电路板的生产厂家,而在较为高端的领域,如芯片封装用的热界面材料等,华为、海思等半导体设计企业对材料的选取有主导权。我国芯片和半导体产业发展较快。
在算力不断提升的背景下,半导体热管理的要求不断提升,对有机硅材料的导热性能提升也越来越高;另外,柔性电子设备、汽车电子的发展也对芯片的环境适应能力提出了要求,可以提供更佳耐候性、低温性能和柔软减震等性能的有机硅粘结剂也将会有更大的发展机会。此外,电子行业对于粘接剂的涂布工艺精度的要求极高,硅橡胶的流动性和粘度也是行业中需要突破的技术关键。
汽车行业
有机硅材料在汽车行业中发挥着重要作用,传统燃油汽车单车用胶量约2-3kg,应用位置覆盖发动机、电子电控、减震润滑、冷却照明、车内装饰等几百个应用点。而在新能源汽车领域,有机硅产品因其独特的耐高低温、电气绝缘性、防水防潮以及阻燃等性能,被广泛应用于电池包、电池管理系统、电机、电控、内饰、外饰、车灯及底盘等部位,用量也增多了3-5倍。不同的有机硅产品在汽车行业中均有不少应用,应用的方式也包括配方产品、成型产品和涂布产品等多种形式,供应到汽车产业链的各级供应商。除了动力系统从汽油发动机转变为化学电池带来的热管理需求外,新能源汽车的轻量化设计将是增加车用有机硅胶使用的另一主要驱动因素。
有机硅在汽车行业的应用可见下图。其中,高压线缆、线束密封、编织管涂层和电池保护/密封热管理凝胶等产品是新能源汽车中专属的新应用。预计未来5年,电缆线束和导热灌封胶增速最快,主要原因在于汽车电子的应用增多以及热管理需求的提升。

医疗健康行业
有机硅的基本结构单元是硅-氧链节,这种结构使得有机硅材料既具备有机物特性,又拥有无机物功能。硅原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来,这有助于提高材料的化学稳定性和生物相容性。有机硅材料,特别是LSR产品,化学性质稳定、无毒低敏,与人体组织接触而不会诱发不良反应,加之其柔软、透气,具有疏水性和低表面张力,易于清洁和消毒,使之非常适合作为医用材料,用于医疗和制药胶管、伤口敷料、人体植入材料(整形、滞留针、隐形眼镜)等。
化信观点
除了以上应用,有机硅还可以应用于家庭装饰(有机硅皮革)、厨房电器(高温密封圈)、母婴用品(奶嘴)、工业助剂(消泡剂、脱模剂)等众多领域的新兴高端应用。有机硅行业在未来几年的市场增速均会高于GDP增速。到2030年,中国对于有机硅产品的需求量将达到325万吨左右,年均增长率8.5%。电力行业将超过建筑行业,成为有机硅最主要的下游消费行业。

有机硅材料也面临着竞争材料的挑战,一方面,和聚氨酯等应用类似的化工新材料相比,有机硅价格依然偏高,限制了其在应用中作为主材的机会;另一方面,作为较为常见的胶粘剂材料,有机硅材料力学性能相对较差。目前各科研院所也在寻求提升有机硅材料提升力学性能的方式,包括交联改性、表面改性、共聚改性、纤维增强、杂化合成等。
有机硅材料主要性能优势包括导热性能、耐候性、生物相容性和亲肤性等,重点发展方向应瞄准对应的应用环节。导热性能方面,有机硅材料可对应解决新能源汽车能量密度提升以及芯片算力不断增强带来的热管理问题;耐候性方面,有机硅材料在恶劣环境下的电力绝缘系统、建筑防水等领域有更多的渗透机会;生物相容性方面,有机硅在高端医疗(3D打印)、人形机器人和可穿戴设备中的应用前景较好;亲肤性方面,有机硅材料在汽车座椅内饰等高端织物方面存在较好的市场机会。
除了已有的应用,随着AI等新技术领域的出现,有机硅材料的新应用还将大规模涌现,中国有机硅材料的发展方向应从跟随西方领先企业,转变为主动寻找、孵化研发出新应用场景。