历史发展 | 中国硅酮胶自主创新之路——纪念中国改革开放四十周年暨氟硅协会成立三十周年

氟硅材料 2022-06-26 09:17:14


有机硅建筑密封胶(俗称硅酮胶,下同)作为有机硅高分子材料的重要组成部份,它在室温下无需加热,光照或其他条件即可固化变为弹性橡胶,使用非常方便,除具有一般有机硅材料的耐高低温、耐气候老化、高电绝缘等优异特性外,还具有对各类基材的粘结性好,抗变位能力强等特点,已发展成为现代建筑装饰的重要密封材料。



欧美发达国家在上世纪五十年代初就开发了双组份硅酮密封胶产品用于建筑业,六十年代初有高性能单组份硅酮建筑密封胶出售,七十年代硅酮结构密封胶首次用于全隐框玻璃幕墙的结构粘接装配工程,到现在已实际投入使用四十多年,效果良好。在硅酮胶发展的同期,世界上还开发了其他几种性能较好的密封胶,主要有聚硫、聚氨酯、丙烯酸型、丁基型等产品,但从综合性能比较而言,硅酮密封胶最优秀,使其成为玻璃幕墙中唯一使用的结构、耐候密封胶种。从使用量来看,国外由于硅酮密封胶售价要高于其他产品,故仅占有密封胶使用量的三分之一左右,近年来出现了用普通的有机材料对有机硅高分子进行改性制备具有相似性能并且成本较低的密封胶品种。日本在上世纪九十年代开发了由硅烷封端的聚醚高分子材料,其固化方式借鉴了脱醇型硅酮胶的交联反应方式,所形成的弹性体由于具有可涂性,对石材等多孔材质的污染性比较小,另外还具有较好的防灰效果,在装配式建筑等场合得到大量应用,形成了独具特色的MS体系。国内的情况则与之相反,除丙烯酸类密封胶价格比较低,使用量较大外,聚硫和硅酮价格接近,聚氨酯的价格反而比硅酮高,使得硅酮密封胶占据的市场份额接近80%,这种状况近期因为有机硅原材料的大幅上涨可能会有所改变。国外硅酮胶产业经过几十年的发展,在原材料及专用生产设备方面都配套非常好,实现了大批量连续化生产,主要的生产商集中在全球几大有机硅公司,如陶氏、迈图、瓦克、信越等,全世界的总产量超过90万吨。


我国硅酮胶的开发工作始于上世纪六十年代。 1965年,随着沈阳化工研究院、北京化工研究院的有机硅研发力量集中到新组建的晨光化工研究院,并在60年代中后期陆续搬迁至四川省富顺市,四川省逐渐成为我国有机硅的中心。,也为今天国内有机硅工业打下了基础。我国硅酮胶的发源地同样是在四川,1970’s晨光化工研究院为我国人造卫星太阳能电池板开发了高性能的有机硅粘结剂,它就是现代硅酮建筑结构胶的前身。1980’s晨光化工研究院承担了国家“七五”重点科技攻关项目,进行硅酮建筑密封胶的开发,并向四川、江苏、广东等地的三家企业进行了技术转让,从1990’s开始为硅酮胶的工业化生产而专门设计生产了200升、500升真空行星搅拌混合机。如果没有这样的专用设备,不得不采用价格高出5-10倍的进口同类设备,国内企业则无法获得成本与价格的竞争优势。所有这些工作为我国的硅酮胶大批量工业化生产创造了必要条件。四川省在为国内企业提供硅酮胶技术与设备的同时还培养输出大量人才,他们在沿海企业贡献了自己的艰苦努力和专业才能,帮助这些企业实现了我国硅酮胶的大批量生产销售和出口,使得我国成为世界硅酮胶的重要生产基地。


在80年代末到90年代初,国内有多家企业进行了硅酮胶产业化的试验性开发工作,比如广州白云粘胶厂、南海嘉美精细化工有限公司、郑州中原应用技术研究所、江门农药厂等。进入1990’s后,硅酮胶的工业化和市场开发速度明显加快。广东南海嘉美在王跃林主持下,于1993年建成了第一条6kt/a酸性胶生产线,成为国内首个实现硅酮胶大规模产业化的企业。1992年,广州白云引进晨光院硅酮胶中试技术进行工业化开发,初期由于产品质量不稳定,企业一度陷入困境,处于破产边缘。1995年广州白云聘请王跃林任技术负责人,在很短时间内王跃林就解决了脱醇型室硅酮胶的大规模稳定生产问题,并实现了硅酮胶产品的系列化。特别是王跃林成功主持开发的硅酮建筑结构胶产品,打破了美国和德国等在该产品领域的技术垄断,为我国有机硅密封胶产业发展和玻璃幕墙产业的发展做出了突出贡献,王跃林因此荣获1999年度广州市科技突出贡献金鼎奖,广州白云一跃成为国内硅酮胶的领军企业。同时,郑州中原、杭州之江有机硅有限公司、浙江凌志精细化工有限公司等一批优秀企业,也完成了硅酮胶产业化建设,国产硅酮胶市场呈现出蓬勃发展局面。


    随着国产硅酮结构胶在玻璃幕墙上的大规模使用,引发了社会上对玻璃幕墙安全性的担忧,薄薄的一层硅酮胶,能确保把厚重的幕墙玻璃固定在建筑外围,而保证几十年的安全吗?幕墙玻璃会不会掉下来出现人员伤亡事故?国产的硅酮结构胶,是否达到了进口产品的水准?而且随着国内玻璃幕墙的井喷式发展,也出现过一些安全事故,导致了一些人身和财产损失,并被媒体曝光和放大,。1996年,,对国内硅酮结构胶市场进行清理和规范。领导小组下面成立了硅酮结构胶专家组,王跃林是这个小组最年轻的成员。在90年代中期以前,我国仅有一个硅酮胶推荐性标准GB/T14683-1993 《硅酮建筑密封膏》,适用于普通的硅酮密封胶产品。对于幕墙结构粘接使用的硅酮结构密封胶,并没有国家标准进行规范,此问题成为行业发展的巨大障碍。专家组成立后的首要工作就是推动制订强制性国家标准,经过小组成员和参编单位的共同努力,很快完成了强制性国家标准GB16776-1997《建筑用硅酮结构密封胶》的编制工作,该标准非等效采用了美国ASTMC1184标准,并提出了更为苛刻的技术要求,比如把胶的标准拉伸粘接强度从0.345MPa提高到0.45MPa;同时还提出了一个很特别并且很苛刻的技术要求:浸水后粘接接破坏面积不能大于5%。GB16776强制性国家标准发布后,硅酮结构胶领导小组开始推行生产认定制度,、销售和使用的产品必须符合GB16776强制性国家标准的要求,对国内硅酮胶市场进行规范。1998年,国家经贸委结构胶领导小组完成了国内第一批的硅酮结构胶的生产认定,广州白云的单组分及双组份结构胶,郑州中原的双组份结构胶以及杭州之江的单组分结构胶,一共三个企业/四个产品通过了第一批的生产认定。而原道康宁和原通用电气已经在国内使用十分广泛的有几个牌号的产品则因为没有通过标准测试而被禁止在国内销售,国产结构胶品牌迎来了快速发展的春天!GB16776-1997《建筑用硅酮结构密封胶》标准的颁布实施和结构胶生产认定的实施,对规范国内市场,形成技术壁垒,限制国外产品的进口,促进国内产业的发展做出了重大贡献,是我国标准化领域的经典案例!


 随后的十多年时间内,我国的硅酮胶产业以年均20%以上的增长速度快速发展,已经成为世界上最大的生产国和消费国,也是最大的出口国!与此同时,我国发布并实施了硅酮胶系列国家和行业标准,中国硅酮胶标准体系已经成为中美欧三大硅酮胶标准体系之一,在世界上闪烁着中国人智慧的光芒。有人说:“一流企业卖标准,二流企业卖品牌,三流企业卖技术,四流企业卖产品。”中国企业在硅酮胶行业起步阶段,一跃从卖产品的底层,走到了金字塔尖,引领了全世界硅酮胶发展的潮流,这无疑大大促进了我国硅酮胶产业的发展。在标准颁布之前的落成的上海金茂大厦,广州中信广场,深圳地王大厦等超高层建筑均采用的是原道康宁、原通用电气等外国公司产品。从1998年生产认定制度实施后,国产硅酮胶的应用就从小型幕墙工程发展到大型和超大型幕墙工程。、广州新白云国际机场,广州国际会展中心,深圳会展中心,成都环球中心,北京新机场等超大型幕墙建筑均采用了国产硅酮结构胶及其他硅酮胶产品。北京2008年奥运会大部分比赛场馆都采用国内硅酮胶产品。在广州先后落成于珠江新城的东塔和西塔采用的是国内知名硅酮胶产品,世界上目前最高的迪拜塔也是采用中国硅酮胶品牌,所有这些充分说明了我国在硅酮胶这一高技术产品领域的迅速崛起。通过标准创新引领行业发展,这在中国制造业历史和标准史上,都是一个值得大书特书的精彩案例。中国硅酮胶标准系列化的代表人物王跃林博士,也在2006年荣获了了首届中国标准创新贡献奖。


2002年,在王跃林的带领下,广州白云建成了国内第一条,在国际上都处于先进水平的连续化硅酮胶生产线,大大提高了国内硅酮胶行业的工艺技术水平,实现了行业制造水平的跨越式发展。国内硅酮胶行业也涌现出成都硅宝、广州集泰、回天胶业等一大批生力军。2005年,王跃林入股成都硅宝科技实业有限公司,并成为硅宝科技董事长,2009年在王跃林的带领下硅宝科技成功登陆中国第一批创业板,开创了硅酮胶行业先河,对其他企业逐步进入资本市场起到示范效应。随后涌现出回天胶业、广州集泰等一批上市企业,甚至为硅酮胶提供专用设备的金银河也成功在深交所创业板上市,这些公司与其他主板上市企业构成了资本市场的有机硅板块!


经过我国几代人近50年的努力开拓,特别是从上世纪90年代开始,硅酮胶国产工业化的成功和民用商业领域的大规模应用,引发了我国有机硅原料行业的快速发展,反过来又促进我国硅酮胶行业爆发式增长。短短20余年,我国硅酮胶行业的总规模就从万吨/年级发展到超过60万吨/年级,生产企业超过200家,从业人员达数万人。制造装备、产品质量监督、标准体系在短短的二十多年年间完全建立起来,并且达到了世界先进水平。从国内市场完全被外资品牌占据,到今天中国硅酮胶产量超过世界总产量的一半以上,产品不仅占国内市场的90%以上,并畅销世界各地。国内硅酮胶行业的发展,凝聚了一代又一代从业人员的不懈努力,也成为见证中国经济奇迹的又一个辉煌成就,也是我国新材料行业通过自主创新,发展民族工业形成国际竞争力,避免被某些西方强权国家进行技术或产品讹诈的成功典范!

来源:宜昌汇富

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