目前我國有機(jī)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(jí)形式環(huán)硅氧烷2017年產(chǎn)量近100萬噸，當(dāng)年出口量21.36萬噸，成為純出口大國。然而我國有機(jī)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(dāng)前有機(jī)硅在我國尚是一個(gè)大而不強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)。

作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，我國有機(jī)硅行業(yè)沒有理由長期處于世界有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)鏈的初始端，有機(jī)硅企業(yè)、高等院校、研究院所和研發(fā)中心要積極行動(dòng)起來，從三個(gè)方面入手，發(fā)展有機(jī)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(kuò)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(kuò)展其用途，從以量取勝轉(zhuǎn)變?yōu)橐再|(zhì)取勝，使有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)走上轉(zhuǎn)型升級(jí)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(dòng)性好和能深層熟化等特點(diǎn)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(diǎn)，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(zhǔn)很薄的有機(jī)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(jī)硅凝膠也已進(jìn)入二期臨床試驗(yàn)。

有機(jī)硅涂料 有機(jī)硅涂料是眾多有機(jī)硅跨國公司甚至是非有機(jī)硅專業(yè)公司開發(fā)的另一個(gè)熱點(diǎn)。有機(jī)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(jī)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(jī)硅—水凝膠與殺蟲劑配合的船舶涂料等。有市場分析報(bào)告稱，船舶涂料到2020年產(chǎn)值將達(dá)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(dá)到19億美元。

有機(jī)硅添加劑 有機(jī)硅添加劑在有機(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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(jī)硅添加劑產(chǎn)值估計(jì)為12億美元，到2022年將達(dá)到17億美元。

產(chǎn)品趨向多元化

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

除此以外，多元化方面還包括有機(jī)硅富勒烯、聚硅倍半氧烷和石墨烯改性等。

有機(jī)硅富勒烯 富勒烯有具有超穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和獨(dú)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(jī)薄膜太陽能電池的富勒烯有機(jī)硅衍生物。

據(jù)報(bào)道，日本三菱能以噸級(jí)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(jí)量產(chǎn)富勒烯，可為富勒烯有機(jī)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(jī)硅單體合成的納米級(jí)有機(jī)—無機(jī)雜化物，因在籠上可進(jìn)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(qiáng)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(jī)硅彈性體納米復(fù)合材料，已經(jīng)獲得多項(xiàng)美國專利。國內(nèi)也有將石墨烯表面進(jìn)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(bào)道。

追蹤硅化學(xué)前沿

當(dāng)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(jī)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(jī)硅產(chǎn)業(yè)未來的大事。

在有機(jī)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(jī)硅的“綠色·可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)”項(xiàng)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(jī)葉片和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的部件制作中。目前有消息說最高級(jí)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(jī)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(bào)