Polykarbonat (PC) er en molekylkjede som inneholder karbonatgrupper. I henhold til molekylstrukturen med forskjellige estergrupper kan den deles inn i alifatiske, alisykliske og aromatiske grupper, hvorav den mest praktiske verdien er aromatiske grupper, og den viktigste polykarbonaten av bisfenol A-typen, med en gjennomsnittlig molekylvekt (Mw) på 20–100 000.

Bilde PC strukturformel

Polykarbonat har god styrke, seighet, gjennomsiktighet, varme- og kuldebestandighet, enkel bearbeiding, flammehemmende egenskaper og annen omfattende ytelse. De viktigste nedstrømsapplikasjonene er elektroniske apparater, plater og bilindustrien. Disse tre industriene står for omtrent 80 % av polykarbonatforbruket. Andre bruksområder er deler til industrimaskiner, CD-ROM, emballasje, kontorutstyr, medisinsk og helsevesen, film, fritids- og beskyttelsesutstyr og mange andre felt, og har også oppnådd et bredt spekter av applikasjoner, og blitt en av de fem raskest voksende kategoriene for tekniske plaster.

I 2020 var den globale PC-produksjonskapasiteten på rundt 5,88 millioner tonn, mens Kinas PC-produksjonskapasitet var på 1,94 millioner tonn/år, en produksjon på rundt 960 000 tonn. Mens det tilsynelatende forbruket av polykarbonat i Kina i 2020 nådde 2,34 millioner tonn, er det et gap på nesten 1,38 millioner tonn, og det er behov for import fra utlandet. Den enorme etterspørselen i markedet har tiltrukket seg en rekke investeringer for å øke produksjonen. Det anslås at det er mange PC-prosjekter under bygging og planlagt i Kina samtidig, og den innenlandske produksjonskapasiteten vil overstige 3 millioner tonn/år de neste tre årene. PC-industrien viser en akselerert trend med overføring til Kina.

Så, hva er produksjonsprosessene til PC? Hva er utviklingshistorien til PC hjemme og i utlandet? Hva er de viktigste PC-produsentene i Kina? Deretter tar vi en kort titt på sakene.

PC tre vanlige produksjonsprosessmetoder

Grensesnittpolykondensasjonsfotogassmetode, tradisjonell smeltet esterutvekslingsmetode og ikke-fotogassmetode for smeltet esterutveksling er de tre viktigste produksjonsprosessene i PC-industrien.
Bilde Bilde
1. Grenseflatepolykondensasjonsfosgenmetode

Det er reaksjonen av fosgen i et inert løsningsmiddel og en vandig natriumhydroksidløsning av bisfenol A for å produsere polykarbonat med lav molekylvekt, og deretter kondenseres til polykarbonat med høy molekylvekt. På et tidspunkt ble omtrent 90 % av industrielle polykarbonatprodukter syntetisert ved denne metoden.

Fordelene med grensesnittpolykondensasjonsfosgenmetoden PC er høy relativ molekylvekt, som kan nå 1,5 ~ 2 * 105, og rene produkter, gode optiske egenskaper, bedre hydrolysebestandighet og enkel prosessering. Ulempen er at polymerisasjonsprosessen krever bruk av svært giftig fosgen og giftige og flyktige organiske løsemidler som metylenklorid, som forårsaker alvorlig miljøforurensning.

Smeltesterutvekslingsmetoden, også kjent som ontogen polymerisasjon, ble først utviklet av Bayer, ved bruk av smeltet bisfenol A og difenylkarbonat (difenylkarbonat, DPC), ved høy temperatur, høyt vakuum, katalysatortilstedeværelsestilstand for esterutveksling, forkondensasjon, kondensasjonsreaksjon.

I henhold til råvarene som brukes i DPC-prosessen, kan den deles inn i tradisjonell metode for utveksling av smeltede estere (også kjent som indirekte fotogassmetode) og metode for utveksling av smeltede estere uten fotogass.

2. Tradisjonell metode for utveksling av smeltet ester

Den er delt inn i to trinn: (1) fosgen + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, som er en indirekte fosgenprosess.

Prosessen er kort, løsemiddelfri, og produksjonskostnadene er litt lavere enn grensesnittkondensasjonsfosgenmetoden, men produksjonsprosessen til DPC bruker fortsatt fosgen, og DPC-produktet inneholder spormengder av klorformiatgrupper, noe som vil påvirke den endelige produktkvaliteten til PC, noe som til en viss grad begrenser promoteringen av prosessen.

3. Metode for utveksling av smeltet ester uten fosgen

Denne metoden er delt inn i to trinn: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, som bruker dimetylkarbonat DMC som råmateriale og fenol for å syntetisere DPC.

Biproduktet fenol oppnådd fra esterutveksling og kondensering kan resirkuleres til syntesen av DPC-prosessen, noe som gir materialgjenbruk og god økonomi. På grunn av råvarenes høye renhet trenger ikke produktet tørkes og vaskes, og produktkvaliteten er god. Prosessen bruker ikke fosgen, er miljøvennlig og er en grønn prosessvei.

Med de nasjonale kravene til petrokjemiske bedrifters tre avfallsprodukter. Med økningen av nasjonale krav til sikkerhet og miljøvern i petrokjemiske bedrifter og begrensningene i bruken av fosgen, vil ikke-fosgen smelteesterutvekslingsteknologi gradvis erstatte grensesnittpolykondensasjonsmetoden i fremtiden som retningen for utvikling av PC-produksjonsteknologi i verden.