Polykarbonát (PC) je molekulární řetězec obsahující uhličitanovou skupinu, podle molekulární struktury s různými esterovými skupinami lze rozdělit na alifatické, alicyklické, aromatické, z nichž nejpraktičtější je aromatická skupina, a nejvýznamnější bisfenol A typu polykarbonát, obecná těžká průměrná molekulová hmotnost (Mw) v 20-100 000.

Obrázek strukturního vzorce PC

Polykarbonát má dobrou pevnost, houževnatost, průhlednost, odolnost vůči teplu a chladu, snadné zpracování, zpomaluje hoření a další komplexní výkon, hlavní navazující aplikace jsou elektronická zařízení, plechy a automobilový průmysl, tato tři odvětví představují asi 80 % spotřeby polykarbonátu, ostatní v díly průmyslových strojů, CD-ROM, obaly, kancelářské vybavení, lékařská a zdravotní péče, film, volnočasové a ochranné prostředky a mnoho dalších oborů také dosáhlo širokého spektra aplikací a staly se jedním z pěti technických plastů v nejrychleji rostoucí kategorii.

V roce 2020 bude celosvětová kapacita výroby PC asi 5,88 milionu tun, kapacita výroby PC v Číně 1,94 milionu tun / rok, výroba asi 960 000 tun, zatímco zjevná spotřeba polykarbonátu v Číně v roce 2020 dosáhla 2,34 milionu tun, existuje mezera téměř 1,38 mil. tun, potřeba dovézt ze zahraničí. Obrovská poptávka na trhu přilákala četné investice do zvýšení výroby, odhaduje se, že v Číně je současně ve výstavbě a navrženo mnoho PC projektů a domácí výrobní kapacita přesáhne v příštích třech letech 3 miliony tun ročně, a PC průmysl vykazuje zrychlený trend přesunu do Číny.

Jaké jsou tedy výrobní procesy PC? Jaká je historie vývoje PC u nás a v zahraničí? Jací jsou hlavní výrobci PC v Číně? Dále krátce uděláme hřeben.

PC tři hlavní metody výrobního procesu

Mezifázová polykondenzační metoda fotoplynu, tradiční metoda výměny roztaveného esteru a metoda výměny roztaveného esteru bez fotoplynu jsou tři hlavní výrobní procesy v PC průmyslu.
Obrázek Obrázek
1. Interfaciální polykondenzační fosgenová metoda

Jde o reakci fosgenu na inertní rozpouštědlo a vodný roztok hydroxidu sodného bisfenolu A za vzniku polykarbonátu s nízkou molekulovou hmotností a poté kondenzaci na vysokomolekulární polykarbonát. Najednou bylo touto metodou syntetizováno asi 90 % průmyslových polykarbonátových produktů.

Výhody interfaciální polykondenzační fosgenové metody PC jsou vysoká relativní molekulová hmotnost, která může dosáhnout 1,5 ~ 2 * 105, a čisté produkty, dobré optické vlastnosti, lepší odolnost proti hydrolýze a snadné zpracování. Nevýhodou je, že proces polymerace vyžaduje použití vysoce toxického fosgenu a toxických a těkavých organických rozpouštědel, jako je methylenchlorid, která způsobují vážné znečištění životního prostředí.

Metoda výměny esteru z taveniny, také známá jako ontogenní polymerace, byla poprvé vyvinuta společností Bayer s použitím roztaveného bisfenolu A a difenylkarbonátu (difenylkarbonát, DPC), při vysoké teplotě, vysokém vakuu, stavu přítomnosti katalyzátoru pro výměnu esteru, předkondenzaci, kondenzaci reakce.

Podle surovin používaných v procesu DPC jej lze rozdělit na tradiční metodu výměny roztaveného esteru (známou také jako metoda nepřímého fotoplynu) a metodu výměny roztaveného esteru bez fotoplynu.

2. Tradiční metoda výměny roztaveného esteru

Dělí se na 2 kroky: (1) fosgen + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, což je nepřímý fosgenový proces.

Proces je krátký, bez rozpouštědel a výrobní náklady jsou o něco nižší než u metody mezifázové kondenzace fosgenu, ale proces výroby DPC stále používá fosgen a produkt DPC obsahuje stopová množství chloroformátových skupin, které ovlivní konečný produkt. kvalita PC, což do jisté míry omezuje propagaci procesu.

3. Metoda výměny nefosgenových roztavených esterů

Tato metoda je rozdělena do 2 kroků: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, který používá dimethylkarbonát DMC jako surovinu a fenol k syntéze DPC.

Vedlejší produkt fenol získaný z výměny esterů a kondenzace může být recyklován do syntézy procesu DPC, čímž se dosáhne opětovného použití materiálu a dobrá hospodárnost; díky vysoké čistotě surovin se produkt také nemusí sušit a umývat a kvalita produktu je dobrá. Proces nepoužívá fosgen, je šetrný k životnímu prostředí a jedná se o zelený proces.

S národními požadavky na tři odpady petrochemických podniků S nárůstem národních požadavků na bezpečnost a ochranu životního prostředí petrochemických podniků a omezením používání fosgenu bude technologie výměny nefosgenových roztavených esterů postupně nahrazovat metodu mezifázové polykondenzace v budoucnost jako směr vývoje technologie výroby PC ve světě.