“目前,全球有機硅產品的大類就已有7000種之多,其中有機硅粉體屬于高端品種。”涌奇材料技術(上海)有限公司(下稱“涌奇材料”)技術總監姜文先生說。早在1995年就進入有機硅行業,先后在國際前三名的有機硅公司工作長達16年之久。姜總介紹,2012年成立并不斷發展壯大的涌奇材料是目前國際上屈指可數的可同時規模化生產有機硅樹脂和有機硅彈性體兩種粉體產品的企業。
有機硅化學結構
聚硅氧烷目前占據有機硅主流產品85-90%份額,剩下的主要是硅烷
有機硅,即有機硅化合物,是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物。以硅氧鍵(-Si-O-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷,是有機硅化合物中,為數最多、研究最深、應用最廣的一類。其商品化的產品包括:硅油、有機硅環體、硅橡膠、硅樹脂等。
道康寧(Dow Corning)、瓦克化學(WACKER)、美國通用(GE)(今天的邁圖)分別是全球有機硅行業的前三名,前文提到姜文先生工作過的就是這三家企業,它們都是從事包括有機硅方面產品開發和應用的跨國公司,前兩者更是把主業和重心都放到了有機硅業務中。要說為何這些巨頭會紛紛成為有機硅產業的擁躉,理由大概很簡單:
正是由于有機硅獨特的結構,兼備了無機材料與有機材料的性能,因此應用非常廣泛;并且,隨著有機硅數量和品種的持續增長,應用領域不斷拓寬,形成新材料產業獨樹一幟的重要產品體系,許多品種是其他材料無法替代而又必不可少的。
涌奇材料
以瓦克化學為例,截至2016年官方在案的有機硅產品高達3000多種,即便如此,相對比7000來說,連一半都不到。這也就意味著這些化工巨頭哪怕做到很大,仍然難以全面壟斷整個行業。而對于一些新出現市場或某一細分領域,只要產品開發及時并做到足夠好,完全可以正面抗衡甚至將跨國公司甩到身后,而涌奇材料也正是這樣做的。
汽車LED大燈應用
2016年底,某全球500強企業對全球數家公司的有機硅光擴散微米粒子產品進行蒙眼測試,涌奇材料憑借產品優異的光學表現最終脫穎而出,打開封閉貼紙的一剎那,用戶對結果很是詫異。而這和之前公司將日本進口產品逐漸擠出本土LED照明市場相比,正代表了發展的第二階段 - 從鞏固國內市場地位再到參與國際市場競爭。
涌奇材料的有機硅產品,以應用劃分目前主要分為:光學、功能性和環保阻燃三個大類。
光學產品正是利用了有機硅微米正球形粒子高透光率、低比重,相比無機粉體在聚合物中有更好的分散性,并能夠同時保證高透光率和高散射性。這些特點使有機硅微米粒子在與硫酸鋇等無機粉體的競爭中占據了上風,尤其在LED這樣的高端應用領域更是獨領風騷 – 在相同擴散性(霧度)前提下透光率可以達到無機粉體的2倍以上。
LED光擴散應用
功能性應用則主要體現在耐高溫、耐磨、滑爽、憎水、抗粘連、防結塊等方面,往往被用作涂料、塑料、橡膠、合成革等聚合物的特殊功能添加劑。
合成革應用 – 滑爽、耐磨、耐刮擦、精致亞光
環保阻燃產品主要是服務于氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅等無機粉體,綠色環保阻燃材料興起的路上,遇到難題之一就是在聚合物中的分散不勻,這很大程度上損害了聚合物的機械性能,也嚴重影響阻燃效果。而特種結構有機硅氧烷除了可以有效提升氫氧化鋁和氫氧化鎂等無機粉體在聚乙烯、聚丙烯等塑料中的分散外,其特制的結構還可以在燃燒下提供Si元素與C、O等元素一起形成更加致密、堅韌的隔膜,起到隔絕氧氣最終提高阻燃的作用。涌奇材料的這類特種結構產品被大量用作氫氧化鋁和氫氧化鎂的協效阻燃劑。
兩類有機硅正球型微米粒子
相對于動輒幾十萬噸、幾百萬噸的無機粉體規模,有機粉體顯得格外小眾,而有機硅粉體就更是小眾中的小眾,原因是這類產品出現的歷史不長,更重要的是規模化生產的技術難度非常大。
目前市場上的大部分有機硅粉體都屬于有機硅樹脂類產品,也就是俗稱的“硬球”,相比之下比較少見、技術門檻更高的是有機硅彈性體產品,也就是所謂的“軟球”。
其本質是兩者交聯密度的差異 - 有機硅樹脂類粉體來至于硅烷的水解和縮合,交聯密度更高,所以相比彈性體來的致密而堅硬。有機硅彈性體軟球由于硬度可控、比重更低、生產過程環保等優勢正全面覆蓋原本有機硅硬球的市場,并有逐步取代硬球的趨勢。
相對于無機粉體選礦、破碎、研磨等工藝,有機粉體是完全的人工合成,而后續的粒徑測試、輸送、包裝等與無機粉體倒很是類似。
有機硅微米粒子掃描電鏡照片和光學顯微鏡照片
國內有機硅產業
在有機硅行業頂級跨國公司的工作經歷,除了有助于技術、市場等方面的積累,更難得的是對這個行業發展方向的把握大有幫助。涌奇材料在成長過程中并非沒有來自外部的競爭,但就勝在知己知彼,準確抓住了行業需求和市場爆發周期。
跨國巨頭們習慣于面向全球市場,不太愿意為單個的區域市場花大力氣開發產品,而即使確定立項開發,往往程序繁瑣、動作緩慢,并且單個項目上投放的資源比較有限;相對而言國內的小公司卻可以舉整個公司之力重點關注某一細分市場,實際投入的人力、物力未必比跨國公司少。再加上反應迅速、勤奮刻苦,最終反倒更容易勝出,也就是大家常說的“面對同等市場機會,一個大公司的單個部門往往干不過一家專注于此的小公司”。
粉體圈 作者:郜白
作者:粉體圈
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