化学工程师．ｏｌ枷ｃａｌｂ西Ｍ２００４年１１月
霎然菱ｌ文章编号：１００２—１１２４１２００４）１１—００３８—０２聚碳酸酯的生产及应用
陈建滨１一。董红星１（１．哈尔滨工程大学。黑龙江哈尔滨１５０００１；２．黑龙江省化工研究院，黑龙江哈尔滨１５０仃７６）摘要：本文论述了聚碳酸酯的各种生产工艺路线，对其国内外现状、消费和市场进行了分析，并提出了建设新的聚碳酸酯装置的建议。关键词：聚碳酸酯；生产；应用；市场申图分类号：’ＴＱ３２３．４＋ｌ文献标识码：Ａ
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聚碳酸酯（Ｐ柚ｙｃ越舢旧ｔｅ）一般简称ＰＣ，它是分子链中含有一［一Ｏ—Ｒ—Ｏ—Ｃｏ一］一链节的高分子化合物。其中因Ｒ基团的不同，可分为脂肪族、脂环族、芳香族以及脂肪一芳香族等几大类。作为当今五大工程塑料之一的聚碳酸酯，主要是指双酚Ａ型聚碳酸酯。ＰＣ是一种综合性能优良的热塑性工程塑料。可用于制造机械、汽车和精密仪器等零部件，可制成精度很高的成型品，也可用于电子元件和电动工具部件。但ＰＣ的加工成型要求较高，本身无自润滑性，不适合制造带金属嵌件的制品。由于ＰＣ本身无毒、耐化学品性好，食品卫生性能优良，可以广泛地应用日常生活中。特别是它的透明性能优异于其他工程塑料，所以，广泛应用于航空玻璃、灯具、安全玻璃、办公设备、激光光盘等领域。可以说在国民经济的各个领域，ＰＣ都获得了广泛的应用，而且还在不断扩大。１９９５年，ＰＣ的产量开始超过了一直居工程塑料首位的聚酰胺家族，成为世界上第一大工程塑料，而且其增长速度也超过了聚酰胺。１工艺路线及其比较１．１原料聚碳酸酯主要原料是双酚Ａ、碳酸二苯酯、光收稿日期：２００４—０９—０８作者简介：陈建滨（１９６１一），男，高级工程师，１９８３年毕业于大连理工大学，现从事化工科研工作，哈尔滨工程大学在读硕士研究生。气、ｃＯ等，其中最主要的原料是碳酸二苯酯（ＤＰＣ），最早是由苯酚和光气反应缩合而成。聚碳酸酯的另一重要原料是双酚Ａ，是苯酚和
丙酮的重要衍生物。是多种高分子材料的原料，２００２年世界产量为３４０万ｔ，其中６８％用于生产聚碳酸酯。我国双酚Ａ主要用于生产环氧树脂，而相反，国外主要用于生产聚碳酸酯。１．２聚碳酸酯合成工艺路线
１．２．１传统酯交换法双酚Ａ和碳酸二苯酯，在催化剂存在下，在高温、高真空条件下，进行酯交换反应和缩聚反应生成聚碳酸酯。
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咀此法是传统工艺，不腐蚀设备，工艺流程简单、成熟、易操作，无溶剂回收设备。但由于反应是在高温、高真空条件下进行，生产设备和条件要求高，设备投资较大。缩聚后期物料粘度增高，必须有相应的搅拌装置。产品光学性能差，浊度指数偏高。本工艺不适合大吨位工业生产。而原料碳酸二苯酯生产使用了光气，对环境和劳动安全有很大影响。１．２．２光气化法在催化剂、溶剂、吡啶或碱水等存在
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万方数据２００４年第ｌｌ期陈建滨等：聚碳酸酯的生产及应用下，双酚Ａ和光气直接反应。
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该法—般采用界面缩聚法，将光气通入惰性溶剂与双酚Ａ的氢氧化钠水溶液中进行反应。光气化法是在常温常压下反应，设备要求不高，工艺成熟，产品质量好，尤其透明度高，成本低。是各国普遍采用的工艺，尤其是大型装置，兀Ｉ乎都采用此工艺。１．２．３非光气酯交换法在原料单体到树脂合成都不用光气的一种聚碳酸酯溶融酯交换工艺。大体可分为两类：（１）非光气碳酸二苯酯法，以意大利Ｅｌｌｉｃｈ锄公司工艺为代表，它是以甲醇为原料合成碳
酸二苯酯。它完全不使用光气，被称为绿色化工的代表之一。其后续过程与传统酯交换法相似。（２）工艺是用其他非光气单体与双酚Ａ或双酚Ａ的酯进行酯交换。１．３各工艺技术比较聚碳酸酯是法国Ｂａｖｅｒ公司于１９５３年研究成功，１９５８年实现工业化，至今已近半个世纪，聚碳酸酯工艺也不断改进。目前，聚碳酸酯的工业化装置大部分都是采用界面缩聚光气法工艺。该工艺技术已经很成熟，尤其适合于大规模连续生产，产品质量高，尤其透明性好、易加工、产品分子量高、强度大、能满足各种用途的需要。长期以来，采用此工艺的聚碳酸酯，其生产能力一直占绝对优势，目前，仍是世界聚碳酸酯的主要生产技术。它的缺点是生产时必须使用光气，而光气是毒性很强的化学物质，属于禁止化学武器公约表ｌ的物质。生产中所需的二氯甲烷溶剂毒性也很强。．非光气法技术是由美国ＧＥ公司首先开发并且工业化的，法国Ｂａ＿噼和日本三菱工程塑料公司也开发了
类似的工艺技术。它不但不使用光气，而且也不需要洗涤和溶剂回收设备，所以投资相对少。甲醇和苯酚循环使用，原料成本大大降低。非光气法工艺是一种全封闭、无副产、污染少，具有典型的绿色工艺，是世界瞩目的聚碳酸酯合成工艺的发展方向。
２国内外现状与市场分析２．１国外现状与市场分析由于聚碳酸酯的优异性能，近期发展较快，尤其是在光盘、家电、电子产品等方面的应用发展迅速。１９９８年世界生产能力１４７万ｔ·ａ～，１９９９年新增能力５０万ｔ·ａ～，到２００２年世界聚碳酸酯生产能力已达２４０万ｔ·ａ＿。。从报道的计划看，到２００６年还要增加１５０万ｔ·ａ－。。那时能力将达到３９０万ｔ·ａ～。其发展速度之快，令人瞩目。目前，世界聚碳酸酯最大的公司是ＧＥ，在世界各地总能力达７８．５万ｔ·ａ～，占３５％，其次为Ｂａｙｅｒ，总能力７２．１万ｔ·ａ～、占３２％，第３位为Ｄ０ｗ化学，总能力为２６．４万ｔ·ａ－。、占１２％，日本帝人总能力为２０万ｔ·ａ－。、占８．８％，日本三菱亚洲／三菱化成总能力为１９万ｔ·ａ－。、占８．４％，其他为１０万ｔ·ａ－’。所以，聚碳酸酯的生产主要集中于几个大公司。其他地区对聚碳酸酯需求量持续增长也令人关注。从消费分配上来看：电子／电器、包括计算机、办公设备和光盘，占总消费的２６％，其次为透明薄板和片材占２１％。今后几年内，主要消费增长点是光盘、汽车。２．２国内现状与市场分析我国聚碳酸酯的研究早在１９５８年就开始，第三个五年计划期间实现工业化，当时曾掀起聚碳酸酯热，生产企业多达２０余家。虽经几十年的发展，工艺技术还很落后、产品质量差、消耗定额高、成本高等问题还没有解决，已经有很多厂家陆续停产。目前坚持生产的上海、重庆、江苏３家公司，生产能力曾达５６００ｔ·ａ－。，但近几年产量可能不足１０００ｔ·ａ～。我国近年来，聚碳酸酯消费增长很快，１９９２年仅２．３万ｔ，２００２年达３４万ｔ。年均增长率３１％。主要是电子电器１０．５万ｔ，阳光板８万ｔ、光盘８万ｔ、饮用水包装３万ｔ、纺织ｌ万ｔ、其他３．５万ｔ。我国聚碳酸酯需求量，预计到２０ａｒ７年将达到５８万ｔ，２０１２年将达到８５万ｔ。国内拟建项目主要有Ｂａｙｅｒ公司，在上海合资新建１０万ｔ·ａ‘１装置。预计２００４年投产、二期再增加１０万ｔ·ａ－。。日本帝人在江浙建设规模５万ｔ·ａ‘１的聚碳酸酯装置，即使这两大装置都建成，届时仍满足不了国内的迅速增长的需求，还需大量进口。３对我国发展聚碳酸酯的建议鉴于我国对聚碳酸酯的需求增长迅速和我国目前生产的状态，再建设新的生产装置，有着非常的可能性、现实性和必要性。根据实际情况，可采用引进技术，或以三资企业形式发展聚碳酸酯工业，具有一定优势。‘据估算，建一套生产１０万ｔ·ａ－１的聚碳酸酯的装置，总投资约２８亿元，年销售收入２２亿元，年利税９．５亿元。
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万方数据聚碳酸酯的生产及应用作者：陈建滨， 董红星作者单位：陈建滨(哈尔滨工程大学,黑龙江,哈尔滨,150001;黑龙江省化工研究院,黑龙江,哈尔滨,150076)， 董红星(哈尔滨工程大学,黑龙江,哈尔滨,150001)刊名：化学工程师
英文刊名：CHEMICAL ENGINEER年，卷(期)：2004，18(11)被引用次数：3次
相似文献(10条)1.期刊论文 于春梅.Yu Chunmei 国内外聚碳酸酯生产与消费 -现代化工1999,19(7) 介绍了国内外聚碳酸酯的生产发展、供需状况及消费结构.对今后5～10年世界及亚洲地区对聚碳酸酯的需求进行了预测.对我国聚碳酸酯行业的发展提出了建议.
2.期刊论文 王文灿.WANG Wen-can 聚碳酸酯的生产和应用市场 -安徽化工2006,32(5) 介绍了聚碳酸酯的物理性能和生产现状,详细地阐明了聚碳酸酯在光学、汽车制造工业、航空航天等九大领域的应用分布情况.
3.学位论文 丁春艳 聚碳酸酯的分层开裂及变色的失效机理分析 2007 聚碳酸酯(PC)是一种重要的高性能工程塑料，它自1938年第一次合成出迄今已有70年的历史。随着工业的发展，对聚碳酸酯的需求量越来越高，聚碳酸酯工业保持着稳定快速的发展，性能不断提高，新的应用领域不断拓展，其产量也随之不断增加。尤其在中国，许多大型跨国企业纷纷在华开设分支机构，国内生产聚碳酸酯的企业也如雨后春笋涌现出来。在聚碳酸酯工业蓬勃发展的背后，问题也随之而来。塑料的失效是困扰其发展的一个大问题，只有很好地解决了失效问题，才能更好地使用。因此，失效问题的研究是聚碳酸酯工业发展的一个非常关键的课题。在本文中，我们主要分析研究了聚碳酸酯在生产使用过程中常见的两个问题：开裂和变色。 通常情况下，开裂在层状材料及多相共混材料中较常见，也有很多文献发表，但对于单相材料的分层开裂研究还未见报道。为了揭示单相材料分层开裂的根本原因，并找到解决提高的办法，本文针对分层开裂的单相结构改性聚碳酸酯，运用扫描电子显微镜、红外光谱、热机械分析、气相色谱质谱连用仪等仪器进行了仔细的分析，发现单项材料的开裂与常见的开裂不同，是一种分层开裂现象。经过进一步的分析得出结论：单相聚碳酸酯分层开裂的主要原因是分子结构的改变，使得分子链在高剪切应力条件下易取向分层排列，由于层间作用力较弱，因此在外力和化学应力的作用下易分层开裂。此外，本文还讨论了单相材料分层开裂的预防措施：优化加工条件，改进模具设计等。这一发现不仅填补了分层开裂分析领域的空白，对实践也具有很好的指导意义。 塑料在加工过程中的变色情况并不多见，由于颜料在塑料材料中的使用量通常较少，因此对颜料及变色的分析比较困难。本文针对聚碳酸酯变色情况作了一系列的分析，以求找到失效的根本原因。对变色材料的研究主要集中在基体材料、颜料、污染及分解等几个方面。本文运用了多种分析方法，如液相色谱、紫外可见光谱、薄层层析色谱、差示扫描热分析等，对失效样品及对比样品做了大量详细的表征分析，并模拟加工条件重现了聚碳酸酯的热历史，最终找到了导致变色的根本原因：加工温度过高使得及颜料出现分解以及颜色污染。最后提出了改进措施：控制加工条件，减少污染，尽量减少回收料的使用。这一发现加强了聚碳酸酯塑料变色的分析能力，对于今后类似的变色问题的研究有较高的指导意义，同时也对生产实践有较强的指导意义。