三氯氢硅的原料与上下游产业链分析.doc

三氯氢硅的原料与上下游产业链分析7.1 三氯氢硅原料供应与市场概况目前，三氯氢硅工业生产主要是用硅粉与氯化氢反应得到。7.1.1 工业硅市场供应情况在工业生产中，一般选用冶金级硅粉（金属硅）作为原料。金属硅（我国也称工业硅）是本世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它的出现与半导体行业的兴起有关。目前，国际通用作法是把商品硅分成金属硅和半导体硅。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右（近年来，含Si量99.99%的也归在金属硅内），其余杂质为铁、铝、钙等。半导体硅用于制作半导体器件的高纯度金属硅。是以多晶、单晶形态出售。近年来，国内外市场对工业硅的需求迅速增长，特别是有机硅材料的需求进步推动了金属硅行业的发展。我国工业硅生产始于1957年，当时苏联帮助下我国辽宁建成投产了采用单相双电极炉第一个生产单位。7.1.2 氯化氢市场供应情况三氯氢硅生产需要氯化氢气体。我国三氯氢硅生产企业一般利用氯碱企业副产的氯气和氢气合成氯化氢。7.2 三氯氢硅上下游产业链分析三氯氢硅是采用硅粉与氯化氢气体在流化床反应器中生成的产物。三氯氢硅是一种用途非常广泛的有机硅单体，主要用于生产半导体硅、单晶硅和多晶硅的原料，亦是合成有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷最基本的单体。跨入21世纪的今天，石油作为最重要的能源物质，其逐渐枯竭使人类开始面临经济和社会可持续发展的重大挑战，为实现可持续发展，太阳能光伏产业已成为世界性的新能源共识。 为此作为太阳能电池板的主要原料多晶硅产业迅速发展，而作为多晶硅生产必须的原材料三氯氢硅也得以迅猛发展。有机硅烷偶联剂几乎可与任何一种材料交联，包括热固性材料、热塑性材料、密封剂、橡胶、亲水性聚合物以及无机材料等，在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要角色，并在这些行业中发挥着不可或缺的重要作用。 图7.1 三氯氢硅上下游产业链示意图 7.2.1 三氯氢硅用于硅烷偶联剂有机硅产品是一类性能优异而独特的新型化工材料，应用范围遍及国防、国民经济乃至人们日常生活的各个领域，已发展成为技术密集、资金密集、附加值高、在国民经济中占有一定地位的新型工业体系，并使相关行业获得了巨大的经济效益。有机硅产品大致分为硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂等4大类产品。硅烷偶联剂是一种可以把两种不同性质的物质通过化学或物理作用结合起来的一种改善型助剂，在复合材料中应用较为广泛。硅烷偶联剂的亲无机基团与填料表面结合，亲有机基团与高分子树脂缠结或反应，利用其特有的分子桥性能使表面性质相差很大的无机填料与高分子材料相容，从而大大提高复合材料的物理性能、电性能、热性能、光性能等。生产中常用的几类偶联剂按其中心原子的不同，主要分为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类等。硅烷偶联剂是由三氯氢硅和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成，再经醇解而得。由于硅烷偶联剂分子结构中的反应性基团多，与填料表面的反应点多，而分子中的有机疏水基含碳原子数少、碳链短，因此在热塑性塑料为基体树脂的填充塑料中，使用硅烷偶联剂往往对填充体系的加工流动性能带来不利影响，加之价格较高，因此硅烷偶联剂在热塑性塑料中用量不多，而主要应用在环氧树脂或不饱和聚酯树脂等热固性塑料中。此类偶联剂主要作为玻璃纤维的表面处理剂，它可使玻璃钢的机械性能、电学性能和抗老化性能得以改善。经过几十年的发展，硅烷偶联剂的用途已从传统的玻璃纤维表面处理剂扩大到无机填充物、密封剂、树脂混凝土、交联聚乙烯、树脂封装等材料的表面处理剂。1、 用于玻璃纤维的表面处理 硅烷偶联剂能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，提高玻璃纤维增强复合材料的强度、抗水、抗气候等性能。在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%，其中用得较多的品种有乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。2、用于无机填料的表面处理 硅烷偶联剂在对无机填料及树脂进行偶联时可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中，以改善填料在树脂中的分散性及粘合力，提高工艺性能和填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。3、用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂 硅烷偶联剂能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。并可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂的其他方面的应用还包括：将固化酶附着到玻璃基材表面，油井钻探中防砂，使砖石表面具有疏水性能等。7.2.2 三氯氢硅制造多晶硅三氯氢硅不仅是制造硅烷偶联剂，还是多晶硅的核心原材料，多晶硅则是制造太阳能电池板、半导体等光伏产品的重要原料。多晶硅材料是以三氯氢硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料，是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品，是半导体工业、电子信息产业、太阳能光伏电池产业的最主要、最基础的功能性材料。主要用做半导体的原料，是制做单晶硅的主要原料，可作各种晶体管、整流二极管、可控硅、太阳能电池、集成电路、电子计算机芯片以及红外探测器等。多晶硅片在太阳能电池中占成本的70%，生产多晶硅过程三氯氢硅在氢气中还原沉积成多晶硅。一个千吨级多晶硅生产厂规模相当于一间中型石化厂，并且通常建在氯碱厂附近。目前国内外大多数工厂都采用三氯氢硅氢还原法即西门子法生产多晶硅。三氯氢硅在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要角色，并在这些行业中发挥着不可或缺的重要作用。7.2.3 三氯氢硅其它应用近年来三氯氢硅又被应用于医药行业。生产三氯氢硅的主要副产品四氯化硅也是制造有机硅的主要原