【产业教授】高性能有机硅弹性体开发——江西师范大学产业教授廖洪流案例推介

一、个人简介

廖洪流，男，1969年5月生，华南理工大学工业催化专业博士研究生，江西海多有机硅材料股份有限公司董事长，赣江新区有机硅创新研究院技术总监，江西省首批高校产业教授，江西省引进培养创新创业高层次人才“千人计划”首批培养类科技创业高端人才,中国氟硅协会专家委员会委员，九江市科技局发展决策咨询专家委员会专家。

廖教授长期从事有机硅、氟产品研究、生产和应用开发，熟知国内外有机硅产品发展动态和市场需求，具有多项应用研究成果，拥有《一种采用固相催化剂连续催化合成七甲基三硅氧烷的方法》（专利号：ZL20101070277.0）、《一种不饱和烃相硅氢加成工艺》（专利号：ZL201711372179.3）和《一种窄分子量分布MQ树脂连续制备系统及工艺方法》（专利号：ZL202210258137.1）等多项国家授权发明专利，主持（1,1,1,3,5,5,5七甲基三硅氧烷）产品行业团体标准制定，并发表《有机硅物化参数与设计数据》专著。

廖教授所创办的企业江西海多有机硅材料股份有限公司地处昌九工业走廊，是一家专业生产有机硅产品的厂家，产品品种包括：硅树脂、硅油、改性硅油及其深加工产品，产品的应用领域涉及到日用化工、涂料行业、建材行业、纺织助剂、农业植保等。企业近年来正着力强化有机硅下游产品-有机硅弹性体共性技术研发及应用，突破制约有机硅弹性体产业发展的关键技术完善成果转移机制，带动江西省有机硅产业升级和结构调整，培育新兴产业增长点。企业2017年7月获《高新技术企业证书》，2017年度获永修县《企业创新奖》和《企业规模奖》，2018年度获永修县《企业贡献奖》,2019年企业获批九江市企业技术中心，2022年获江西省专精特新企业，2023年获江西省企业技术中心。

二、主要工作

我国是全球最大有机硅生产和消费国，而我省目前拥有亚洲最大、世界前三的有机硅单体产能。有机硅新材料新能源产业属我省“2+6+N”产业，为省重点产业链布局领域。虽然有机硅上游产品生产能力较强，但是具有更高价值和更广阔市场前景的有机硅下游深加工产品生产能力与创新能力严重不足，比如在穿戴防护、医疗健康、智能家居和自动驾驶等广泛领域亟需的具有高强耐磨耐刮擦特性的功能有机硅弹性体。

有机硅弹性体是最具典型的一种软物质材料，独特的有机-无机杂化结构，丰富的链构象、弱链间相互作用和多分散性是其诱人软物质行为的分子基础。有机硅软材料力学性能在大多数实际应用中起决定性作用，但其聚合物链呈螺旋状排列，具有单分子链强度高但柔性易蜷缩且链间作用力弱特点。如何合成新型有机硅单体和中间产物、控制有机硅分子链拓扑结构和化学交联情况，实现其力学和功能调控是有机硅弹性体高性能高价值应用的关键挑战和“卡脖子”难题。

廖教授与江西师范大学化学化工学院/高等研究院氟硅能源材料与化学教育部重点实验室陈义旺教授/龚剑亮特聘教授领导的有机硅功能软材料及智能穿戴研究团队长期保持产学研良好合作关系，涉及从科技人员下企业、建立专家工作站到联合培养学生等多方面。在此扎实稳定的合作基础上，双方紧跟地方重大需求，主动对接国家战略，依托各自平台特色资源与技术积累，基于海多化工设计与开发的反应官能团精确可调的活性硅油并结合陈义旺教授团队近年来研发的“氟硅协同”技术，针对高性能有机硅功能弹性体的“卡脖子”制备难题展开了联合科技攻关。

图1 陈义旺教授/龚剑亮特聘教授功能软材料及智能穿戴研究团队部分团队成员及高性能有机硅弹性体产品复配、基胶宏量制备与性能评估测试现场

高性能有机硅弹性体制备所需的官能团精确可调活性硅油近年来通过科研人员的不懈努力，侧氢硅油、端氢硅油、单氢硅油及双氢硅油均已研发成功。各类目产品技术方案、工艺流程和性能参数指标技术水平达到国内同行一流。侧氢硅油、端氢硅油、单氢硅油及双氢硅油的投产，工艺技术非常成熟，生产过程安全可靠，且具有绿色环保的优点，符合且引领江西化工发展的方向。关键原材料均可在本地区范围内购买，无卡脖子之忧，产品国际国内市场均有销售。为当地群众提供更多就业机会，有利于促进本地区的经济发展。

图2 海多硅材含氢官能团精确可调活性硅油产品外观图，其中端氢硅油的生产是采用含氢双封头和 DMC  (二甲基环硅氧烷)作为原料在酸催化剂的作用下反应生成；侧氢硅油的生产采用MM  (六甲基二硅氧烷)、 DMC  (二甲基环硅氧烷)和高含氢硅油作为原料在酸催化剂的作用下反应生成；单氢硅油及双氢硅油的生产采用MM  (六甲基二硅氧烷)和高含氢硅油作为原料合成反应生成，经过连续精馏得到单氢硅油及双氢硅油

陈义旺教授/龚剑亮特聘教授功能软材料及智能穿戴研究团队基于反应官能团精确可调的活性硅油，从有机硅高分子软物质行为研究出发，利用聚合物热动力学方法对高度柔软的有机硅聚合物链构象进行操控，实现其在分子尺度的拓扑缠绕与可控化学交联，从而取得了柔软可拉到柔韧耐刮力学性能并且生化功能可调的有机硅功能弹性体成功宏量制备，有效解决了有机硅行业硅橡胶/弹性体加工难、耐磨耐刮擦性差、催化剂容易中毒、化学惰性不易功能化等系列技术瓶颈，有效填补了我国生物医疗和柔性电子领域高性能医疗电子用有机硅材料产品国内空白。

陈义旺教授团队还应用近年来研发的“氟硅协同”技术，将有机硅柔顺主链与含氟侧链进行了有机结合，通过优化分子构造与构型，自主合成了有机硅弹性体增粘剂，利用增粘剂有机硅主链与有机硅皮革表层高分子硅主链间的物理缠绕作用，以及增粘剂含氟侧链与布料基材表面羟基间的强相互作用，大幅提高了有机硅皮革表层与布料基材的粘结性能，有效解决了有机硅皮革层间粘结弱易分层的行业技术瓶颈难题。团队亦通过氟硅协同技术，实现了对有机硅皮革表层的化学增韧，解决了有机硅皮革耐磨性差的问题，目前马丁代尔耐磨已经超过30万次。采用氟硅协同技术生产的有机硅皮革拥有优异的力学性能和亲肤般的质感，同时具备极强的抗污、抗菌防霉、易清理的特性，并拥有极强耐候性、耐磨耐刮以及极好的阻燃性，完美代替了现有的人造皮革。目前该技术在我国长三角、珠三角、江苏等地开展了多项技术示范，取得了显著的综合效益。

三、成效经验

近年来，江西师范大学陈义旺教授团队在“功能有机硅弹性体的开发与应用”以及“第三代人造革关键技术研发及产业应用”等技术方面接连取得突破性发展，先后荣获第49届日内瓦国际发明展金奖和中国发明协会发明创业奖创新奖一等奖，自主创新成果得到国内外行业权威认可。

图3 功能有机硅弹性体及其相关技术荣获国内外行业权威荣誉情况

廖教授及其所属企业具有一定行业知名度，拥有足够经验、资源和实力，自担任产业教授以来积极参与江西师范大学化学化工学院/高等研究院有机硅材料与化学方面相关的学科、专业、课程、教材、实验实践教学基地和科技创新平台等方面共建工作。这有力促进了江西师范大学化学学科双一流学科建设和氟硅能源材料与化学教育部重点实验室快速发展。

在共同培养与指导新型高性能有机硅弹性体开发方向硕士研究生的基础上，廖教授将积极推动建立有机硅特色专业研究生培养基地，实现以项目为依托，以实践能力培养为重点，以产教融合为径，与江西省有机硅产业转型和升级相适应的专业学位研究生培养基地。

廖教授领导的江西海多有机硅材料股份有限公司和赣江新区有机硅创新研究院，将继续与江西师范大学保持密切合作，依托江西省有机硅区域特色资源优势，围绕江西省有机硅产业体系建设和转型升级，以提高自主创新能力为核心，以提升有机硅下游产品附加值为目标，以市场需求为导向，集成“政、 产、学、研"等创新要素和创新资源，搭建服务江西、辐射周边、面向国内外的高水平公共创新服务平台。