二氧化硅的奥秘！

发布日期：2023-11-06 来源：有机硅商城 浏览次数：1053

来源：熠星投研

二氧化硅产品概念及分类

二氧化硅，包括橡胶工业用二氧化硅、饲料添加剂及其他应用二氧化硅，主要应用于以下领域。

（1）橡胶工业用二氧化硅：二氧化硅能大幅提高橡胶材料的物理性能，降低轮胎的滚动阻力，同时不损失其抗湿滑性能。在轮胎的胎面胶中添加二氧化硅可以提高胎面的抗切割、抗撕裂性能。二氧化硅填充的胶料与普通炭黑填充的胶料相比，滚动阻力可降低 30%。高分散二氧化硅是用于绿色轮胎的二氧化硅，可有效降低滚动阻力，节约燃料消耗，改善抗湿滑性能，提高车辆安全性能，降低轮胎噪音，减少噪音污染，而且在轮胎的补强性和耐磨性方面与炭黑更加接近，从而能更多地替代炭黑，替代比例可达到 50-70%，甚至更高。

（2）饲料添加剂二氧化硅：沉淀法二氧化硅在饲料添加剂中主要作为吸附剂和增加饲料的流动性，特别是在维生素制造行业用途广泛，在维生素制品中加入沉淀法二氧化硅，可吸附维生素营养成分并起到抗结块的效果，对维生素中的营养成分起到缓释作用。

（3）其他应用二氧化硅：应用于医药、口腔护理、采掘业、农用化工、造纸等领域。

1、按制造方法分类

二氧化硅按制造方法分类，可分为沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅，对比情况如下：

沉淀法二氧化硅学名沉淀水合二氧化硅，普遍采用硅酸盐（主要为硅酸钠）与无机酸（通常使用硫酸或者盐酸）中和沉淀反应的方法来制备，生产的水合二氧化硅沉淀后，根据成品要求，经转鼓压滤机或者板框及厢式压滤机过滤，洗涤除去多余的水分和反应副产物，得到二氧化硅滤饼，再经过制浆、干燥（通常为喷雾干燥）得到成品。若进一步进行研磨或造粒处理可得到一系列规格不同的产品。通过控制反应过程中的物料比例、流率及反应的温度、时间，可得到不同比表面积、粒径、形态、结构以及孔隙度的产品。沉淀法又可分为酸法沉淀法、酸性硅溶胶两步法、氨解沉淀法以及二氧化碳法等方法。

沉淀法二氧化硅价格优势明显，在国内市场份额占 90%以上，广泛用于橡胶、轮胎、制鞋、橡塑制品及硅橡胶、涂料、化妆品、牙膏、饲料等行业。

气相法二氧化硅学名气相二氧化硅，其生产方法为热解法、干法或燃烧法。其制备原理是硅卤化合物在氢气、氧气燃烧生成的水中进行高温（高于 100℃）水解反应，然后骤冷，经过聚集、脱酸等后续工序处理而得到产品。

气相法二氧化硅应用领域与沉淀法二氧化硅不同。气相法二氧化硅不含结晶水，粒度小，比表面积大，具有极强的稳定性、分散性、补强性、增稠性和触变性，因而在硅橡胶、墨粉、涂料、电子、电力、汽车、建筑、农业、医药、化妆品等诸多工业领域得到广泛的应用。因其产品的分子结构与硅橡胶相似，可做硅橡胶的浅色补强材料，用以增强硅橡胶制品的抗拉强度，提高弹性模量和伸长率。

2、按用途分类

3、按市场分类

行业发展历程

1、国际沉淀法二氧化硅行业发展历程

20 世纪 30 年代，德国、美国等欧美发达国家开始研制二氧化硅产品，进入 40 年代，二氧化硅实现了工业化生产。70 年代以来，随着西方国家对二氧化硅研究的不断深入，其生产和应用领域方面得到了很大发展，全球产能达到了较高水平。

20 世纪 90 年代，米其林公司使用罗地亚公司（现已被索尔维收购）提供的高分散二氧化硅，推出了高性能的绿色轮胎后，绿色轮胎以其舒适安全、环保节能的特点被大众接受，这也使得全球每年对二氧化硅的需求不断增加。

进入 21 世纪之后，绿色轮胎的概念更加深入人心，在欧盟的推动下，多项关于绿色轮胎的法规和行业标准得以施行。在此背景下，各轮胎制造企业相继加大了绿色轮胎的研发和生产规模，绿色轮胎实现产业化发展，二氧化硅的用量迅速上升，对二氧化硅的全球需求构成了强劲支撑。

2020年5月，欧洲议会和欧盟理事会联合发布了新的轮胎标签法规《Reg. (EU)2020/740》，从2021年5月1日起开始实施并替代现行的轮胎标签法。欧盟在制定该法规时指出，轮胎行驶过程中滚动阻力所导致的燃料消耗占车辆燃料消耗的 20％~30％，因此，轮胎滚动阻力的降低将大大有助于公路运输的燃料效率，从而有助于减少温室气体的排放。

同时，随着轮胎制造技术的升级进步，低燃油消耗轮胎节省的燃料费远远抵消购买新轮胎带来的成本增长，因此，新法案将 C3轮胎纳入标签法强制性实施范围。对比新旧二个版本的轮胎标签法，新版对标签的内容、范围及用途都做了更新和补充，对指标的规定更加趋严，此前一直放宽管制的商用车胎，此次也纳入管理。商用车胎的绿色化是未来的一个趋势，欧盟此次修订轮胎标签法，是对绿色轮胎专用材料高分散二氧化硅的逐步向商用胎渗透提供了良好的契机。

2、国内沉淀法二氧化硅发展历程

我国沉淀法二氧化硅工业起步阶段发展缓慢。1958 年，第一套沉淀法二氧化硅工业化装置在广州人民化工厂建成投产，但产能规模较小。到 1984 年全国共有沉淀法二氧化硅企业十多家，年生产能力 3,500 吨，产量为 2,600 吨。上世纪 80 年代国内胶鞋生产的迅速发展带动了二氧化硅的市场需求，1989 年南昌引进的万吨级二氧化硅装置投产以后，1990 年全国沉淀法二氧化硅年生产能力提高到 3 万吨，产量提高到 2 万吨。

经过长期的起步发展，我国沉淀法二氧化硅行业在上世纪 90 年代开始迅速发展，到 2007 年我国沉淀法二氧化硅工艺技术已有了很大进展，高浓度硫酸法取代稀硫酸法，实现了在一个反应釜内完成全部反应过程，并以蒸汽直接加热取代了蒸汽夹套间接加热的方式。工艺技术的发展不仅提高了热效率，且有利于采用大型反应釜和 DCS 计算机控制。另外，国内二氧化硅设备制造能力也有很大提高，特别是大型增强聚丙烯厢式自动卸料压滤机（过滤面积最大已达 500 ㎡）和大型喷雾干燥机（单套装置年生产能力可达 2 万吨）的制造成功，使万吨级生产装置所用设备基本实现了国产化，建设投资显著降低，因此万吨级装置的迅速发展，为提高产品质量，降低原材料和动力消耗创造了良好条件。

2012 年 11 月欧盟开始实施轮胎标签法，受此影响不少国家开始制定自己的轮胎标签法规，我国也将绿色轮胎确定为轮胎产业发展方向，绿色轮胎进入大规模有序协作开发阶段。

2021 年 2 月 20 日，工信部组织制定的《乘用车燃料消耗量限值》强制性国家标准（GB19578-2021）由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布，于 2021年 7 月 1 日起正式实施。该标准是我国汽车节能管理的重要支撑标准之一。标准发布实施是落实《汽车产业中长期发展规划》的重要举措，对推动汽车产品节能减排、促进可持续发展、支撑实现我国碳达峰和碳中和战略目标具有重要意义。中国橡胶工业协会于2020 年 11 月正式发布了《橡胶行业“十四五”发展规划指导纲要》。根据指导纲要提出的发展目标，“十四五”期间，绿色轮胎市场化率升至 70%以上，达到世界一流水平。未来绿色轮胎的发展将进一步拉动轮胎用二氧化硅的市场需求。

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