文/中國化工博物館 葉建華
為什么說有機硅是我們生活的好伙伴?
文/中國化工博物館 葉建華
自然常識告訴我們,玻璃、陶瓷等無機物能耐腐蝕、耐候性能好,但容易破碎;橡膠等有機物不易破碎,但耐候性差、容易腐蝕老化。人們希望如果有一種同時具備有機物和無機物優點的產品那該有多好呀!
在這里我要高興地告訴大家,化學化工專家們早已研究、生產出了這樣一種產品,這種產品的中文名字叫有機硅。
有機硅是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物;以重復的Si-X鍵為主鏈的線型或環狀聚合物叫有機硅聚合物,當X為氧(O)時即為最常用的聚硅氧烷;習慣上將有機硅單體及有機硅聚合物統稱為“有機硅化合物”或簡稱“有機硅”,并稱聚硅氧烷液體為硅油,聚硅氧烷橡膠為硅橡膠,聚硅氧烷樹脂為硅樹脂。
由于有機硅獨特的結構,兼備了無機物與有機物的性能。這種產品具有表面張力低、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質,并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性好、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性。因此它的應用范圍非常廣泛。它不僅作為航空、尖端技術、軍事技術部門的特種材料使用,而且廣泛應用于建筑、電子電氣、紡織、汽車、機械、皮革造紙、輕工、金屬、油漆和醫藥醫療等國民經濟各部門。其應用領域不斷拓寬,成為化工新材料家族獨樹一幟的重要產品體系。
目前世界上有機硅產品品種牌號達到近萬種。2015年全球硅氧烷消費量約220萬噸,中國消費約100萬噸。其實,有機硅還是我們老百姓生活中的好伙伴。
我們今天穿的衣服又挺括、又透氣、又柔軟、又絲滑,這其中就有有機硅整理劑的功勞。有機硅整理劑加入后,能夠改變織物的性能,挺括、柔軟、透氣、絲滑就是織物優化的結果。例如縫紉機線,以前使用腳踩縫紉機由于轉速不快,普通棉線可以勝任,而如今服裝企業都改為轉速飛快的電動縫紉機,如果縫紉機用線不經過有機硅處理,就耐不住高速運轉而產生的高溫。我國是服裝出口大國,現在出口的服裝幾乎都要經過有機硅整理劑處理,否則不僅賣不出好價錢,而且可能進不了國際市場。
說完了衣服,再來說說咱們住的房子。有機硅對優化我們住房功勞也很大。稍上年紀的人可能還記得,以前的窗戶玻璃與窗框的縫接是用石膏泥子抹的。由于石膏材料容易老化,用上三五年之后窗戶就會漏風甚至脫落。自從有了有機硅建筑密封膠后這一難題就迎刃而解了。化工企業把有機硅建筑密封膠灌進牙膏一樣的大瓶子里,用的時候像擠牙膏一樣就把玻璃和框子粘牢了。由于有機硅產品具有耐高低溫和耐候性能,用建筑密封膠粘接的玻璃窗戶壽命可達五六十年甚至上百年。如今大家在大城市看到的漂亮的玻璃幕墻大廈就得益于有機硅產品,如果沒有有機硅產品是不可想象的。有機硅還對房屋的防水發揮著重要作用。大家知道,住房非常害怕漏水,而屋頂、廚房、衛生間等又離不開與水為伍,以前不少家庭為房屋漏水煩惱過吧?由于有機硅防水材料的問世,這一煩惱之事也就隨之化解了。
現在再來說說有機硅對美發美容的貢獻。愛美之心,人皆有之,尤其是年輕女士。你們是否知道有機硅幫了您的大忙。現在商店里出售的高檔化妝品、洗護用品大都添加了有機硅產品。廣告里宣傳的化妝品無化學添加劑是缺乏基本常識的騙人謊言。無毒無味的有機硅添加劑對皮膚保濕、滋潤及頭發柔順功不可沒。另外,一些明星和職場人士希望自己更加美麗動人,可能有隆胸、隆鼻等整容需求,從目前來看,廣泛應用于臨床的主要由有機硅材料擔當。因為有機硅產品具有生理惰性,肌體與植入的有機硅材料可以平和相處,不易發生排斥反應。
有機硅產品對汽車行業的發展也功不可沒。如今,汽車已經進入平常人家,我國已經是汽車生產和消費大國。我們在享受汽車便利的時候,是否知道有機硅產品幫了您的大忙?性能優越的有機硅產品廣泛應用在汽車尤其是小轎車上。一輛小轎車的用量大概在2~3公斤。大家看得見摸得著的車門的密封條大都是硅橡膠做的,這種膠條不僅密封性能好,而且經久耐用。汽車底盤、剎車系統、安全氣囊、車身和內部零件、塑料零件和傳動系統、燃料及空調系統、電子和電氣零件等方面使用了包括密封劑、粘結劑、橡膠、硅油、潤滑油、襯墊、添加劑以及絕緣材料等在內的有機硅產品。
運動員穿的高檔鞋子,少不了有機硅材料,人類航天登月踏在月球上的第一個腳印的鞋底就是有機硅材料制成的。楊利偉等宇航員穿的宇航服離不開有機硅材料的參與。
有機硅產品十分神奇,應用范圍非常廣泛,不勝枚舉。作為一種現代工業必不可少的高新技術材料,說它無處不在也不為過。有機硅產品在國民經濟中占有重要的地位,現已成為社會和人們為發展生產和改善生活環境不可缺少的化工材料。有機硅產品的市場規模,取決于社會及經濟發展水平,并隨著社會的發展而不斷提高。
生產甲基氯硅烷的主要原料是硅塊和氯甲烷。硅是地球物質的主要成分之一,資源非常豐富。但有機硅的生產工藝和工程技術卻很復雜,牽涉到氣體、固體兩相反應,生產過程中容易結垢、堵塞、磨損設備管道。因此,有機硅至今仍然是化工領域一項高新技術,只有美、德、法、俄羅斯、日本和中國等少數國家能夠生產有機硅產品。
20世紀30年代以來美國道康寧、通用電氣;德國的瓦克、拜耳;法國羅納-普朗克等公司在實現有機硅工業化和產品開發方面作出了努力并取得了重要成果。
自美國Dow Corning公司于1943年建成全球第一套有機硅生產裝置以來,該行業的生產發展十分迅速,短短幾十年間,它的生產規模一直呈高速的增長趨勢。
中國的有機硅技術開發起步于1952年。為了滿足國防軍工需要,成都有機硅研究中心、北京化工研究所、上海有機化學所、沈陽化工研究院等科研機構克服困難,艱難探索,取得了一定成果。由于國外技術封鎖,我國有機硅技術研究尤其是工業化發展緩慢。在這個過程中,中國化工人進行了不懈努力,尤其值得一提的是原化工部星火化工廠在二十一世紀七十年代開始進行了百噸級、千噸級工業化試驗。八十年代,承擔了我國第一套萬噸有機硅工業試驗性裝置建設任務,全廠職工盡洪荒之力進行了項目建設和多次試車,摸索了寶貴經驗和試驗數據。星火廠1996年加盟藍星公司之后,1997年,萬噸有機硅工業試驗性裝置開車成功,之后陸續擴建和新建有機硅裝置,使有機硅單體生產能力擴大至40萬噸/年。近20年來,全國多地新建有機硅裝置,并有部分有機硅產品出口國外,我國有機硅工業取得了長足發展。
當我們了解了有機硅產品之后,應當感恩化工人,為他們點贊。
