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(来源:有机硅)
2025年10月29-31日,“2025功能性硅烷技术与应用交流会”在深圳隆重举办,苏州矽索新材料科技有限公司研发总监李杰老师受邀在高性能复合材料与硅烷界面技术论坛分享《新型硅烷偶联剂合成中的技术创新》。会议期间,李杰老师接受了有机硅的采访。
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有机硅
李杰老师您好,您拥有18 年格氏试剂及格氏化反应生产经验,而格氏反应是硅烷偶联剂合成的核心工艺之一。在新型硅烷偶联剂的合成中,团队是如何通过优化格氏反应的工艺参数(如反应温度、催化剂选择)或改进反应装置,实现产品性能提升(如纯度、稳定性)或合成效率突破的?能否以某款已开发的新型产品为例具体说明?
李杰老师
格氏反应制备硅烷偶联剂分为两步反应:
1.格式试剂的制备,卤代烃一般为氯代烃或溴代烃,氯代烃需要的引发温度及反应温度更高,以氯苯制备苯基烷氧基硅烷为例,以单纯的四氢呋喃为反应溶剂很难达到氯苯和镁反应引发温度,一般可以使用混合溶剂,用苯,甲苯和四氢呋喃1:1或者3:2比例混合作为反应溶剂,反应温度控制90℃左右,该比例下所得苯基氯化镁转化率最高,联苯副产最少。
2.所得苯基氯化镁再与正硅酸甲酯,甲基三甲氧基硅烷,二甲基二甲氧基硅烷反应,得到的T,D,M型苯基硅烷偶联剂副产少,格氏盐易过滤,精馏提纯时前后馏少,产率高。
相对来说用溴苯制备该类硅烷偶联剂时,溴苯与镁反应引发温度低,可两步反应合在一起反应,以苯基三甲氧基硅烷为例,以少量四氢呋喃和大过量正硅酸甲酯为溶剂,与镁屑混合搅拌下滴加溴苯,生产的苯基溴化镁与正硅酸甲酯继续反应,得到苯基三甲氧基硅烷。该工艺合两步反应为一步,减少了生产成本,但是溴苯溴所占得分质量大,原材成本大大增加。
通过格氏法制备的硅烷偶联剂品种基本全了,矽索已经不再针对格氏法制备的硅烷偶联剂投入更多的精力。格氏试剂生产条件苛刻,生产手续难批复,格氏试剂对于溶剂回收要求高,难点在与长期稳定地生产格氏试剂。对于体量小的公司本人不建议投入太多资金及精力。
有机硅
公司已开发出500多款特殊有机硅单体及硅油,其中新型硅烷偶联剂作为关键助剂,需适配不同下游材料(如树脂、填料、基材)。在针对特定应用场景(如高端涂料、新能源电池粘接)开发新型硅烷偶联剂时,是如何平衡 “单体结构创新” 与 “下游兼容性” 的?在产品定制化开发过程中,最核心的技术难点是什么?
李杰老师
核心技术难点在于应用端,合成单体的技术人员不懂应用,应用的技术人员不懂单体官能结构会对整个配方带来什么样的影响。目前两者是脱节的。所有本公司准备往下游应用探索,应用端只有投入大量资金和人力才会有所得。我们只能不停合成新的结构放到应用配方中去尝试其使用效果,这条路没有捷径。
有机硅
当前特种有机硅材料对硅烷偶联剂的性能需求日益多元化,如耐极端环境、低VOC(挥发性有机化合物)等。结合行业趋势,未来 3-5 年,新型硅烷偶联剂在合成技术上最具潜力的创新方向是什么(如绿色合成工艺、功能性单体结构设计)?苏州矽索在这些方向上已有哪些布局或技术储备?
李杰老师
利用现有的常规偶联剂进一步反应,得到新的结构偶联剂,提高现有偶联剂的性能,同时可以消耗目前市场产能过剩的问题。目前市面上的普通偶联剂价格低,可以很好的利用这一优势,同过这些偶联剂继续和环氧,丙烯酸酯,胺类,异氰酸酯类反应得到新的偶联剂品种,替代目前现有老旧品种,这才是硅烷偶联剂行业的出路,而不是一味增加产能。
针对偶联剂行业还有一条出路就是提高偶联剂品质,以我接触的下游高端电子行业客户反馈,他们用的正硅酸乙酯全靠进口,国内找不到可替代的正硅酸乙酯。电子行业对材料中金属杂质的控制都是ppb级。提高硅烷偶联剂品质只能解决一小部分行业问题,毕竟高端电子行业使用量较小,所有还是得利用现有偶联剂开发新的结构的偶联剂,找到新的应用才能打破桎梏。
苏州矽索已经不再将硅烷偶联剂作为发展重心,其一,硅烷偶联剂相对来说结构简单,很容易被抄袭模仿,投入产出比对于我们这个规模的公司来说不合理,我们只配合下游客户去开发一些量小结构特殊的偶联剂。矽索将配合应用端客户在应用端投入更多精力。
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