产学研结合 拓下游谋高端任务紧迫
——从跨国公司战略看国内有机硅企业增效途径（下）
□ 傅积赉
作为全球人口大国，中国对性能独特、应用面广的有机硅材料需求旺盛。据《橡塑新闻》推测，到2018年全球有机硅需求量将从2012年的170万吨增加到240万吨，中国将占36%的市场份额。这是有机硅跨国公司在中国不断做强做大其业务的出发点。而与众多跨国巨头相比，国内企业差距明显。要与国际先进水平比肩，还有相当长的路要走。借鉴跨国公司的发展经验不难看出，未来国内有机硅行业的发展还需要在产学研相结合拓展下游应用、开发高端产品方面多下工夫。
一、 洋品牌抢占高端市场
众所周知，高水平有机硅产品的问世不是一蹴而就，需要大量基础性研究，必须要有相应的人力、财力和时间投入。尽管外国政府和跨国公司有机硅学科研发的体制和机制不同，但科研工作的目的都颇具前瞻性和针对性。加上人力配置合理、结构健全、自成体系的机构，有分别从事情报信息收集研究、市场调查、基础研究、中间试验、应用研究和市场服务与开发等部门。因此创新的成果能持续涌现。
1．船底防污涂料
以往的船舶防污涂料含有机锡化合物，以杀灭附着在船体、影响航速的水生生物。但有机锡化合物有毒，如果释放到海水中，进入食物链会使人类内分泌紊乱。因此，多年前国际上早就禁止使用不合海洋环保要求的船舶涂料。
近年来，不少国家的公司已经有符合环保的商品推出。如PPG工业公司的Sigma Sylandvance 700就是采用了甲基硅烷丙烯酸酯聚合物，具有自抛光和出色的防污性能，能通过精准的线性抛光方式，显著降低船舶航行的牵引阻力，能确保船舶在长达60个月的时间内维持稳定的性能。
今年年初有报道称，PPG海洋防护涂层获SSPC（美国钢结构防护涂料理事会）颁发的2015年军用涂层项目杰出奖，即航母USS艾森豪威尔上运用的由Amercoat 235底漆、PSX 700 SG聚硅氧烷面漆以及ABC 3 抗垢面漆组成的涂层系统。
2．含硅光刻胶
信越公司推出了半导体器件制造中不可或缺的感光性含硅光刻胶。这种光刻胶不是使用高压水银灯发出的紫外线，而是使用KrF激光和 ArF激光。该公司的科研人员从1991年开始开发这种产品，1997年终于开发成功高感光度的光刻胶，后在直江津工厂生产。这种对芯片的升级换代极为重要的光刻胶拥有很高的市场占有率。因市场扩大，故信越公司除在福井县建厂外，还拟投资130亿日元，在台湾省的台中市建光刻胶工厂，工期只要1年即可建成。
3．LED包封料
鉴于节能、省电的要求，发光二极管（LED）有着十分广泛的用途。除工业应用外，国外在农业上推行用发红光或发蓝光的LED促进植物生长的高速栽培技术，所以很需要配套的有机硅包封料。从报道的信息看，跨国公司十分关注LED包封料的开发。含各种基团的高亮度、高折射率、低透气率、高可靠的有机硅包封料不断问世。
如日本Kaneka公司用特种有机硅与烯烃的复合物作为LED的包封料，具有很高的透明性、耐热性、气体阻隔性，适用于照明器具。该公司还有独自开发的ILLUMIKA系列产品，是高耐热、能保持形状的反射材料。据报道，高亮度LED包封料的市场年销售额250亿日元，2016年将达到350亿日元。
4．其他特种有机硅产品
日本一家公司开发出一种改性的特殊硅橡胶，其机械强度大幅提高而硬度超低，用于3D打印材料，制作骨盘支撑物、美容面膜等。 3年时间里，该公司共制作了100多种3D打印的胃、肠道等产品。
道康宁推出一种室温固化热熔硅胶，可瞬时获得初始粘结强度，能加速产品的组装效率。完全固化后，具有坚固的结合力。此热熔胶为反应性材料，可作为液体胶涂布。室温下冷却固化成坚固、柔韧、能与常用塑料、金属基材粘结的弹性聚合物，且不用底涂。该热熔胶能适用于-40℃～150℃的工作温度。此胶在高温下会软化，但冷却后即可恢复正常状态，在24小时内可返工重涂，还可含有紫外光标记物，方便紫外光自动检测。道康宁公司开发的另一款特种有机硅产品是耐污染、耐紫外线、可着色、耐化学品等性能的、称为TPSiV的热塑性有机硅加硫物，它是热塑性聚氨酯与交联有机硅橡胶的杂化组成物，与皮肤接触的安全性高。
台塑集团与日本出光興產合资成立的台化出光石油化学公司，位于麦寮的年产10.5万吨聚碳酸酯工厂，可生产适用于电子工业的高性能硅氧烷-碳酸酯共聚物，该产品具有低温冲击强度好的特点。瓦克与旭化成的合资公司开发出在力的作用下能储存和释放静电的薄膜，可以制作执行机构的传感器，未来可能用以制作机器人能伸缩的人造肌肉。哈佛大学研发团队开发出一种超柔软硅橡胶，为生物医学研究和工程带来了新的机遇。
二、我国有机硅行业初具规模
1．有机硅行业历史悠久
中国有机硅的开发起步于上世纪50年代初。上世纪50年代中期，沈阳化工研究院有机硅课题组首先仿制成功耐500℃的有机硅耐高温涂料；创制出获得国家发明证书的电跃-205等甲基硅氧烷-苯基硅氧烷嵌段共聚硅树脂；成功开发直接法搅拌床合成重要的甲基氯硅烷单体的工艺。1958年9月国家科委和化工部在沈阳召开有机硅现场交流会向全国推广。随后，各地纷纷建立起规模不大的合成甲基氯硅烷的准工业性生产装置，以满足国家急需产品的原料生产。
1970年上海树脂厂与晨光化工研究院共同协作开发成功较搅拌床效率高的流化床合成甲基氯硅烷工艺，虽然规模不大，但毕竟使合成工艺现代化水平上了一个台阶。不久，吉化的研究院和电石厂开发成功千吨级合成甲基氯硅烷流化床工艺。之后，化工部第六设计院设计的星火化工厂万吨级流化床试车成功投入生产。加上北京化工二厂、开化硅厂等企业的加盟，中国的甲基氯硅烷的产能不断扩大，产量节节攀升，于2003年甲基氯硅烷年产量超过10万吨，这是来之不易的重大历史性突破。
到本世纪初，由于众多有远见的企业家、特别是民营企业家的鼎力加盟，我国甲基氯硅烷流化床的数量大增，特别是单台流化床的年实际产量都已从建厂初期的6万吨、8万吨扩大到8万吨、10万吨，普遍超过了花大量外汇引自国外的单台流化床的产能水平。现在由青岛化工大学李建隆教授等开发、年产不少于12万吨甲基氯硅烷的单台流化床已在山东金岭化工公司等3家企业成功运行。
2．发展迈入新阶段
近年我国中资有机硅企业的甲基氯硅烷实际产量不断上升。全国年总产量于2004年达到15万吨，2005年到19万吨，2008年到40万吨，2009年到90万吨，2012年突破百万吨大关，使我国有机硅工业的发展迈入了新阶段。2013年和2014年，全国中资企业的甲基氯硅烷年产量保持在150万吨左右，名列世界前茅。这不但改变了中间体——初级形式聚硅氧烷大量依靠进口的局面，更重要的是产自中资有机硅企业的原料在市场中的份额逐年上升、平抑了虚高的价格。
众所周知，有机硅下游产品有硅橡胶，硅油，硅树脂以及硅烷偶联剂等。国家最需要的甲基硅橡胶和甲基硅油等有机硅商品于上世纪60年代初在上海树脂厂率先实现国产化。此时，吉化公司研究院也建成硅橡胶工业性生产装置。与此同时，国内也逐步形成了产业部门的研究院所，中科院系统的研究所，大专院校和国资企业和民营企业等4支力量分别开发各种有机硅单体原料和高分子材料的局面，在实践中为中国有机硅产业培育出一大批人才。可以说，目前，我国已基本掌握了各种主要有机硅产品的合成工艺技术，建成了具有相当规模装置，能满足大部分国民经济发展所需的有机硅材料。其中，室温熟化硅橡胶（RTV）和热硫化硅橡胶（HTV）的年产量达到十万吨计，多家企业的室温熟化硅橡胶已经走出国门。晨光化工研究院王伟良开发的硅橡胶合成工艺技术已向多个国家和地区出口。这些成就举世瞩目。
但从总体上看，中国的有机硅产业与外国相比，仍有较大差距，特别是在影响企业生存发展的经济效益和新品开发方面差距更大。
三、行业升级任务紧迫
1．中资有机硅企业的经济效益亟待改善
经济效益是衡量一个国家或有机硅企业水平的重要指标之一。就表1所列海关的初级形式聚硅氧烷的进出口数据（税则号3910000）进行分析可以清楚地看到：
从初级形式聚硅氧烷进口量看， 2014年降为2008年的54.6%，说明自给率在提高；2014年出口量与进口量相比，出口量增加了2888吨，而进出口金额逆差却高达3.8192亿美元；进口均价自2010年开始从4.39美元/kg逐年上升至6.4美元/kg，但出口均价在十来年时间中却始终维持在3美元/kg多一点，这与国内作为原料的中间体初级形式聚硅氧烷的成本相差无几，所以出口创汇的效果几乎无利可图。
2．加大高端下游产品开发迫在眉睫
经过60多年的发展，中国最重要的甲基氯硅烷年产量达到150万吨。据中国石油和化学工业联合会的统计，全国甲基氯硅烷的总产能已达282万吨，几乎是实际产量的加倍，但人均拥有量很低。表2系甲基氯硅烷人均估计拥有量，中国只有1千克左右。所以有机硅材料在中国市场上的发展有极大的空间。
中国也是有机硅跨国公司公认的大市场，跨国公司的大量产品销售于中国，特别是高质量产品。中资有机硅企业已经显露出原料甲基氯硅烷产能过剩、开工率不足、低价竞争；下游产品则处于低水平重复、同质化严重和低端产品发展过剩，高端产品紧缺的现象。究其原因，主要是与研究开发与创新力度不够大有关系。以致虽有10多家单体生产企业，一年能生产150来万吨甲基氯硅烷，但是自己却不能消纳。有众多的下游企业，但新问世的产品不如跨国公司那么多、快、好、省、新，对客户缺乏吸引力。
鉴于此，中资有机硅企业，要尽快借鉴跨国公司在研发、创新、协作、销售和在国（境）外设立工厂、车间和技术服务中心等方面的经验，特别要在研究开发与创新上发力，早日使中国的有机硅行业由大转强。为此，有关组织和协会首先要放眼世界的有机硅产业，有责任和义务高屋建瓴地以前瞻性的方针、规划来引导中国有机硅行业快速健康发展。
业界人士要思考科学发展之路，不要被某些乐观见解所误导，如：“到2020年中国硅橡胶消费量有望达到300万～500万吨”等，更不能将消化现有过剩产能寄希望于大量出口初级的低聚硅氧烷，这不是中国有机硅产业做强的方向。
3．产学研结合协作攻关
有机硅产业是智力密集型和资金密集型产业。为增强中国有机硅产业的研发高端产品、持续创新的能力，首先，应从国家、协会和企业3个层面来引领有机硅行业；其次，需建立一个非盈利性、行业共享的信息情报中心，全面、系统收集、整理分析、国内外有机硅学科动态，供决策时的参考；再次，即有关部门要大力提倡和引导有机硅单体工厂与下游工厂及大专院校或研究院所形成产业联合体，以改变上下游脱节和科研力量分散的局面，做到博采众长、优势互补、共同协作攻关、努力创新。
只要有关部门具有关注、引导和助力中资有机硅企业研发创新的长久战略，那么有机硅企业的节能降耗改造、工艺技术优化、成本降低和下游新产品的开发都不是难事；那些被跨国公司称为“技术诀窍”的核心竞争力也不是难以突破的。这样，中资有机硅企业就能不断地壮大，不断地推出新产品。提高经济效益和研发创新能力绝不是奢望！
表1 初级形式硅氧烷进出口量及金额 万吨
年度 进口量 金额/ 均价/ 出口量 金额/ 均价/
万美元 美元·千克-1 万美元 美元·千克-1
2005 15.47 55532 3.589 2.704 8464 3.129
2006 16.88 61741 3.658 3.071 9392 3.058
2007 18.87 70162 3.718 3.100 9891 3.191
2008 21.68 78768 3.633 3.386 11784 3.479
2009 18.62 73566 3.952 3.396 11332 3.337
2010 19.60 85979 4.385 5.111 17302 3.385
2011 15.21 77985 5.126 8.390 29531 3.519
2012 13.87 74949 5.403 9.553 32088 3.359
2013 13.55 76380 5.638 9.449 30309 3.519
2014 11.84 75741 6.397 12.13 37549 3.096
表2 甲基氯硅烷人均拥有量（估计） 万吨
中国 美国 德国 日本
甲基氯硅烷估计产量 ~150 ~120 ~60 ~40
人口数量 ~13.68亿 ~3.18亿 ~8200万 ~1.25亿
人均甲基氯硅烷拥有量/千克 ~1.1 ~3.77 ~7.3 ~3.2