Polycarbonat (PC) er en molekylær kæde indeholdende carbonatgrupper, der ifølge den molekylære struktur med forskellige estergrupper kan opdeles i alifatiske, alicykliske og aromatiske grupper, hvoraf den mest praktiske værdi er aromatiske grupper, og den vigtigste polycarbonat af bisphenol A-typen, med en gennemsnitlig molekylvægt (Mw) på 20-100.000.

Billede PC strukturformel

Polycarbonat har god styrke, sejhed, gennemsigtighed, varme- og kuldebestandighed, nem forarbejdning, flammehæmmende egenskaber og andre omfattende egenskaber. De vigtigste downstream-applikationer er elektroniske apparater, plader og bilindustrien. Disse tre industrier tegner sig for omkring 80% af polycarbonatforbruget. Andre anvendelser finder sted i industrielle maskindele, CD-ROM, emballage, kontorudstyr, medicinsk og sundhedspleje, film, fritids- og beskyttelsesudstyr og mange andre områder, og har også opnået en bred vifte af anvendelser og er blevet en af ​​de fem hurtigst voksende kategorier for tekniske plasttyper.

I 2020 var den globale pc-produktionskapacitet på omkring 5,88 millioner tons, mens Kinas pc-produktionskapacitet var på 1,94 millioner tons/år, en produktion på omkring 960.000 tons. Mens det tilsyneladende forbrug af polycarbonat i Kina i 2020 nåede 2,34 millioner tons, er der et hul på næsten 1,38 millioner tons, hvilket er nødvendigt at importere fra udlandet. Den enorme markedsefterspørgsel har tiltrukket adskillige investeringer for at øge produktionen. Det anslås, at der er mange pc-projekter under opførelse og foreslået i Kina på samme tid, og den indenlandske produktionskapacitet vil overstige 3 millioner tons/år i de næste tre år, og pc-industrien viser en accelereret tendens til overførsel til Kina.

Så hvad er produktionsprocesserne for pc'er? Hvad er pc'ers udviklingshistorie i ind- og udland? Hvad er de vigtigste pc-producenter i Kina? Dernæst foretager vi en kort gennemgang.

PC tre mainstream produktionsprocesmetoder

Interfacial polykondensations fotogasmetode, traditionel smeltet esterudvekslingsmetode og ikke-fotogas smeltet esterudvekslingsmetode er de tre vigtigste produktionsprocesser i PC-industrien.
Billede Billede
1. Grænsefladepolykondensationsfosgenmetode

Det er reaktionen af ​​fosgen i et inert opløsningsmiddel og en vandig natriumhydroxidopløsning af bisphenol A for at producere polycarbonat med lav molekylvægt, som derefter kondenseres til polycarbonat med høj molekylvægt. På et tidspunkt blev omkring 90% af industrielle polycarbonatprodukter syntetiseret ved denne metode.

Fordelene ved grænsefladepolykondensationsphosgenmetoden PC er en høj relativ molekylvægt, som kan nå 1,5~2*105, og rene produkter, gode optiske egenskaber, bedre hydrolysebestandighed og nem forarbejdning. Ulempen er, at polymerisationsprocessen kræver brug af meget giftigt phosgen og giftige og flygtige organiske opløsningsmidler såsom methylenchlorid, som forårsager alvorlig miljøforurening.

Smeltesterudvekslingsmetoden, også kendt som ontogen polymerisation, blev først udviklet af Bayer ved hjælp af smeltet bisphenol A og diphenylcarbonat (diphenylcarbonat, DPC) ved høj temperatur, højt vakuum og katalysatortilstedeværelse til esterudveksling, prækondensation og kondensationsreaktion.

I henhold til de råmaterialer, der anvendes i DPC-processen, kan den opdeles i traditionel smeltet esterudvekslingsmetode (også kendt som indirekte fotogasmetode) og ikke-fotogasmetode med smeltet esterudveksling.

2. Traditionel metode med udveksling af smeltet ester

Det er opdelt i 2 trin: (1) fosgen + phenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, som er en indirekte fosgenproces.

Processen er kort, opløsningsmiddelfri, og produktionsomkostningerne er lidt lavere end grænsefladekondensationsphosgenmetoden, men produktionsprocessen for DPC bruger stadig phosgen, og DPC-produktet indeholder spormængder af chlorformiatgrupper, hvilket vil påvirke PC'ens endelige produktkvalitet, hvilket til en vis grad begrænser processens fremgang.

3. Metode med udveksling af smeltet ester uden fosgen

Denne metode er opdelt i 2 trin: (1) DMC + phenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, hvor dimethylcarbonat DMC bruges som råmateriale og phenol til at syntetisere DPC.

Biproduktet phenol, der opnås fra esterudveksling og kondensation, kan genbruges til syntesen af ​​DPC-processen, hvilket opnår materialegenbrug og god økonomi. På grund af råmaterialernes høje renhed behøver produktet heller ikke at blive tørret og vasket, og produktkvaliteten er god. Processen bruger ikke fosgen, er miljøvenlig og en grøn procesvej.

Med de nationale krav til petrokemiske virksomheders tre affaldsprodukter. Med stigningen i nationale krav til sikkerhed og miljøbeskyttelse i petrokemiske virksomheder og begrænsningen af ​​brugen af ​​fosgen, vil den ikke-fosgen smeltede esterudvekslingsteknologi gradvist erstatte den grænsefladepolykondensationsmetoden i fremtiden som retningen for udviklingen af ​​PC-produktionsteknologi i verden.