有机硅工业及其在中国的发展
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第三章 早期部分有机硅基本单体与高分子品种的开发

在开发代表一个国家有机硅工业水平的甲基氯硅烷的同时,中国的研究院、所和工厂企业也没有放松对苯基氯硅烷等基本有机硅单体和重要的有机硅下游产品如各类硅橡胶的开发。

从20世纪60年代开始中国的科研工作者和工程技术人员迅速掌握了诸如:直接法合成、格氏反应、热缩合反应、光照反应、钠缩合反应、加成反应等,并深谙其反应机理,打下了进一步开发有机硅产品的基础。无论是南方的上海树脂厂、北方的北京化工二厂、东北的吉化公司研究院和西南的晨光化工研究院等都大力开发含各种基团、各种形态、各种固化方式、各种用途的有机硅下游产品。于是各种各样的硅橡胶、硅油、硅树脂、硅烷偶联剂等众多有机硅下游产品相继问世。

中科院化学所、兰州化物所,山东大学、南京大学、武汉大学以及工厂企业也为中国有机硅工业开发出很多新产品。

中国有机硅工业不仅支撑了国防军工、尖端技术、微电子工业、新能源、半导体等战略性新兴产业的发展,而且也使我国的建筑、纺织、电力、电器、机械、日用化工、生物医学、文物保护等领域用上了有机硅,从而对传统产业的技术进步和产品升级换代起到积极的推动作用。

第一节 著作、期刊和会议助推我国有机硅工业的发展

在开发有机硅单体和产品的同时,我国的学者编著或翻译了不少著作,如:中国科学院兰州化学物理研究所在他们多年实践经验的基础上于1973年编著出版了我国第一本《硅油》专著;他们又于1978年翻译出版了《硅珙化学与工艺学》(译自德国Walter Noll在1965年出版的《Chemie und Technologie der Silicone》的1968年的英译本),1986年由化学工业出版社出版。

1986年晨光化工研究院有机硅编写组编写的《有机硅单体及聚合物》是中国人自己编著的比较全面、系统、详细论述有机硅基础理论、合成工艺等的有机硅专著。

其后,山东大学杜作栋等编著的《有机硅化学》于1990年出版;化学所李光亮编著的《有机硅高分子化学》于1998年出版。

1999年由上海树脂厂章基凯主编的《有机硅材料》由中国物资出版社出版。该书是一本偏重于应用技术的有机硅产品参考书。书中系统介绍有机硅单体、硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂等五大门类有机硅材料合成方法、产品结构、性能、用途以及在生命科学、宇航、电子、汽车、建筑等20多个工业部门的应用技术,是有机硅生产和应用单位有关人员很好的参考用书。

2000年,由幸松民、王一璐主编的《有机硅合成工艺及产品应用》一书由化学工业出版社出版。该书系统、详尽地介绍了有机硅基本合成原理、产品性质、制法和应用方向。系作者查阅大量国外文献并细致整理,去伪存真的基础上编著而成,目前仍是有机硅技术开发人员主要参考用书之一。

还有很多有机硅方面的专著,不在此一一赘述。

由化工部晨光化工研究院主办出版的《有机硅材料》双月刊,从1987年开始已经发行了20多年。

由晨光化工研究院承办的、每两年一次的、由国内有机硅业界和学者为主参加的“中国有机硅学术交流会”已经举办了十七届。

这些专著、刊物、会议不但大大地助推了一大批有机硅聚合物的问世和工业化生产,确立了一套又一套至今仍在工业中发挥作用的工艺和技术,为祖国有机硅工业的发展起到一定作用,而且为有机硅产品的广泛使用提供了有益的信息。

第二节 苯基氯硅烷

有机硅工业中除了前述甲基氯硅烷是很重要的原料外,在硅原子上连接苯基基团的苯基氯硅烷单体也是不可少的原料单体。因为它参与合成制得的有机硅化合物具有很好的耐热性和耐辐照性。用苯基氯硅烷单体作为组分生产的含苯基的硅树脂是制备电绝缘浸渍漆的重要组分,也因为有与有机基团相容性比甲基好的特性,故含苯基的有机硅单体是改性合成树脂涂料的必要组分。

含苯基的有机硅单体有好多种,一种是一个硅原子上只有一个或两个苯基的苯基氯硅烷;一种是一个硅原子上既有苯基又有甲基的如苯基甲基二氯硅烷。苯基氯硅烷制法各异,可以用苯或氯化苯为原料,用高压或缩合法制取;也可以用直接法合成,即在铜的催化作用下直接合成苯基氯硅烷,但是这种方法所制得的苯基氯硅烷中会含有致癌的联苯。而不含联苯的苯基氯硅烷和甲基苯基二氯硅烷的合成工艺比较复杂,要用缩合法合成。国内研发缩合法苯基氯硅烷和甲基苯基二氯硅烷的力度不是很大,工业上一直是以氯苯为原料的直接法合成苯基氯硅烷。

早在20世纪中叶,沈阳化工研究院和上海造漆厂分别开展过卧式搅拌床直接合成苯基氯硅烷的工作。由于涂料工业要提高产品性能,需要在涂料中引入与有机树脂相容性好的苯基聚硅氧烷改性有机树脂,所以南方地区的上海树脂厂,北方地区的天津造漆厂和西北地区的西安油漆厂等也都建立过卧式搅拌床。1965年北京化工研究院幸松民、霍长顺等由于卧式搅拌床生产效率低,改用立式搅拌床和新的催化体系,使苯基氯硅烷在生成物中含量成倍提高,此工艺曾为西安、天津等地的油漆厂所采用。80年代晨光院707组钱大槃、纪夕质等人采用直径400mm流化床直接合成苯基氯硅烷取得成功,技术转让到晨光二厂等企业。

以氯化苯为原料用直接法立式搅拌床合成苯基氯硅烷的反应温度高达500℃以上,床体要用耐热的合金钢。搅拌轴下端磨损严重,反应产物中有致癌性的联苯,缺点很多。业内人士都知道,这种早期开发的、很不环保、外国多已废弃的落后工艺应该早日淘汰。