目前我國有機硅產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模：甲基氯硅烷產(chǎn)能、產(chǎn)量躍居世界第一，初級形式環(huán)硅氧烷2017年產(chǎn)量近100萬噸，當年出口量21.36萬噸，成為純出口大國。然而我國有機硅產(chǎn)業(yè)與國外相比仍有不小差距，出口產(chǎn)品多為高溫膠、密封膠和甲基硅油等低附加值、缺乏競爭力的產(chǎn)品。當前有機硅在我國尚是一個大而不強的產(chǎn)業(yè)。

作為世界第二大經(jīng)濟體，我國有機硅行業(yè)沒有理由長期處于世界有機硅產(chǎn)業(yè)鏈的初始端，有機硅企業(yè)、高等院校、研究院所和研發(fā)中心要積極行動起來，從三個方面入手，發(fā)展有機硅產(chǎn)業(yè)，爭取早日擺脫高端產(chǎn)品缺乏、同質(zhì)化競爭、產(chǎn)能過剩和無序擴建的局面。

開發(fā)高附加值新品

從產(chǎn)品樹的角度出發(fā)，延伸開發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)品的高性能、高附加值新產(chǎn)品，并大力擴展其用途，從以量取勝轉(zhuǎn)變?yōu)橐再|(zhì)取勝，使有機硅產(chǎn)業(yè)走上轉(zhuǎn)型升級的新路。

加成型硅橡膠 以硅橡膠中加成型硅橡膠為例，國內(nèi)具有透明、低黏度、流動性好和能深層熟化等特點的加成型硅橡膠品種比較單一。目前不僅陶氏化學(xué)、瓦克、邁圖等公司在深入開發(fā)加成型硅橡膠新品，Ami Polymer、Apple Rubber、 Master Bond、Starlim、Nusil等公司也都在推出高、新、特的加成型硅橡膠產(chǎn)品。諸如高硬度、無需后熟化、揮發(fā)分極低、有自黏性、能與熱塑性塑料黏合、能制壓敏膠帶、能用紫外線硬化等的新品種。

加成型硅橡膠用于醫(yī)療制品的開發(fā)也是國外公司的熱點，為了滿足日益增長的微創(chuàng)手術(shù)等的需求，國外公司專門新建超凈車間，用于生產(chǎn)擠塑醫(yī)用膠管等。

近日有消息說美國FDA已批準很薄的有機硅虹膜產(chǎn)品上市，此外還有一種可治療皮膚和指甲真菌感染的有機硅凝膠也已進入二期臨床試驗。

有機硅涂料 有機硅涂料是眾多有機硅跨國公司甚至是非有機硅專業(yè)公司開發(fā)的另一個熱點。有機硅涂料品種很多，如船舶涂料(或稱海洋涂料)、建筑涂料、耐高溫涂料、隔熱涂料、房頂涂料、水性木器涂料、防涂鴉涂料以及涂料添加劑等。

船舶涂料有多種類型，有以遇水能分解的硅材料為基料的，也有如贏創(chuàng)公司基于有機硅雜化樹脂的防生物污染涂料，其表面極為光滑使生物難以黏附，還有Hempel公司的有機硅—水凝膠與殺蟲劑配合的船舶涂料等。有市場分析報告稱，船舶涂料到2020年產(chǎn)值將達到45.15億美元。船舶涂料用于休閑游艇的量也很大，預(yù)測到2024年銷售額將達到19億美元。

有機硅添加劑 有機硅添加劑在有機硅產(chǎn)品中并不占很大份額，但國外公司推出了塑料加工用有機硅色母料，在用于高填充的制造電線、電纜的聚乙烯中，其擠出量比其他加工助劑高110%，能使填充量提高70%，降低螺桿扭力30%，可以節(jié)省時間和能耗。

又如用于雙向拉伸聚丙烯薄膜的潤滑添加劑，是含25%極高相對分子質(zhì)量的聚硅氧烷與聚丙烯均聚物反應(yīng)的聚合物。

這類主要用于塑料和涂料的有機硅添加劑是用量小、作用大的高附加值產(chǎn)品。有咨詢公司稱，2017年有機硅添加劑產(chǎn)值估計為12億美元，到2022年將達到17億美元。

產(chǎn)品趨向多元化

以產(chǎn)品多元化為目標，可根據(jù)市場情況將有機材料與有機硅通過接枝、共聚等手段相結(jié)合，創(chuàng)制出眾多有獨特性能、物美價廉的改性產(chǎn)物。如日本KANEKA公司的MS Polymer;以及有機硅與聚烯烴制作的熱塑性彈性體和聚碳酸酯—有機硅共聚物等。

除此以外，多元化方面還包括有機硅富勒烯、聚硅倍半氧烷和石墨烯改性等。

有機硅富勒烯 富勒烯有具有超穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和獨特的物理化學(xué)特性。多年前日本學(xué)者松尾豊就開發(fā)出適用于有機薄膜太陽能電池的富勒烯有機硅衍生物。

據(jù)報道，日本三菱能以噸級規(guī)模生產(chǎn)富勒烯但產(chǎn)品不外銷。現(xiàn)在國內(nèi)也有一家公司能噸級量產(chǎn)富勒烯，可為富勒烯有機硅衍生物的研發(fā)提供基礎(chǔ)原料。

聚硅倍半氧烷 多面體籠型聚硅倍半氧烷是用三官能有機硅單體合成的納米級有機—無機雜化物，因在籠上可進行各種修飾，所以能開發(fā)出多種高性能的衍生物。

聚硅倍半氧烷有高強度和耐高溫的特性，電氣性能好，無低分子物放出，國外早有商品化的聚硅倍半氧烷。日本東亞合成開發(fā)過用于電子電氣的聚硅倍半氧烷系產(chǎn)品;日本小西化學(xué)正投資建廠將聚硅倍半氧烷系列產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化。

石墨烯改性 石墨烯是廣為人知的新材料，Princeton大學(xué)的學(xué)者曾用功能化石墨烯片制作出多功能石墨烯—有機硅彈性體納米復(fù)合材料，已經(jīng)獲得多項美國專利。國內(nèi)也有將石墨烯表面進行功能化改性，制備高耐磨石墨烯/聚合物密封復(fù)合材料的報道。

追蹤硅化學(xué)前沿

當前，在更高層面上追蹤硅化學(xué)的前沿，創(chuàng)制新理論、新工藝、新產(chǎn)品的任務(wù)已經(jīng)落到國內(nèi)有機硅企業(yè)、高等院校、科研院所和研發(fā)中心的肩上。這是關(guān)系到我國有機硅產(chǎn)業(yè)未來的大事。

在有機硅的研發(fā)上，國外一直沒有停步。大的方面比如2012年日本經(jīng)產(chǎn)省設(shè)立使用革新催化劑直接合成有機硅的“綠色·可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)”項目。小的方面如國外公司對室溫熟化硅橡膠中設(shè)法采用不用錫的化合物;在加成型硅橡膠的鉑催化劑替代物開發(fā)上也已獲得初步成果。

能耐受1200°C極高溫度、能替代耐高溫鎳基合金、可減重1/3的硅碳纖維，目前正被推廣應(yīng)用于火力發(fā)電渦輪機葉片和飛機發(fā)動機的部件制作中。目前有消息說最高級別的硅碳纖維能耐1800°C的超高溫。像這種高性能纖維的產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，更是事不宜遲。

(作者系我國有機硅行業(yè)奠基人之一，原化工部晨光化工研究院院長。)

來源：中國化工報