聚碳酸酯PC

聚碳酸酯PC 聚碳酸酯PC(polycarbontate)合成工艺技术及应用进展 聚碳酸酯PC(polycarbontate)是一种线性热塑性聚合物。根据酯基结构的不同可分为脂肪族、脂肪族-芳香族、芳香族3种类型。现在获得了工业化生产的聚碳酸酯只有双酚A型芳香族聚碳酸酯，通常所说的聚碳酸酯指的是双酚A型聚碳酸酯。 聚碳酸酯由于结构中具有芳香环，因此具有无定形、无味、无毒、透明等特点，是唯一具有良好透明性的塑料品种。具有较好的机械强度、优异的耐热性能、较好的耐紫外辐射及耐电综合性能，耐冲击强度高，蠕变性小，制品尺寸稳定，容易增强，无毒卫生，着色性能好，具有良好的性价比，是综合性能优异、用途极为广泛的重要工程塑料品种。广泛用于汽车、电子电气、建筑材料、机械零件、办公自动化设备、包装业、运动器械、医疗、保健、光盘和家庭用品等领域。 1 聚碳酸酯的合成工艺技术 1898年Einhorn采用对苯二酚和间苯二酚在吡啶溶液中进行光气化反应，首次合成出聚碳酸酯。1958年由德国拜耳公司首先实现了工业化生产，至今已有50多年的历史。在聚碳酸酯合成工艺的发展历程中，出现过很多合成方法，如低温溶液缩聚法、高温溶液缩聚法、吡啶法、部分吡啶法、光气界面缩聚法、熔融酯交换缩聚法、固相缩聚法等等。目前，可用于工业规模生产的则有光气(界面缩聚)法和熔融酯交换缩聚法、非光气熔融酯交换缩聚法3种合成工艺。 1.1 光气(界面缩聚)法 双酚A与NaOH溶液反应，制成双酚A钠盐。将双酚A钠盐送入光气反应釜，通人有机溶剂二氯甲烷，在光气反应釜中形成有机相和无机相二相，光气溶于二氯甲烷中，双酚A和光气在有机相和无机相的界面进行反应生成聚碳酸酯齐聚物，然后在缩聚釜中将低分子聚碳酸酯缩聚成高分子聚碳酸酯。产物聚碳酸酯进入有机相被溶解，副产物氯化钠溶于无机相。有机相经洗涤、脱盐、脱溶剂、沉淀、干燥等工序后聚碳酸酯成粉状，再经挤出造粒而形成聚碳酸酯树酯。 1.2 熔融酯交换缩聚法 熔融酯交换缩聚法的两种反应单体分别是双酚A和碳酸二苯酯。碳酸二苯酯和双酚A在催化剂的作用下，先进行酯交换反应，由于酯交换反应过程为可逆平衡反应，在反应过程中不断除去小分子苯酚，以使反应向酯交换反应的正反应方向进行。 在缩聚反应过程中，在高温、高真空、催化剂存在的情况下，不断除去碳酸二苯酯，使聚合物粘度逐渐升高，当搅拌功率达到一定值时，熔体聚合物直接从缩聚反应器中挤压成条，经切粒机切粒后形成聚碳酸酯树酯。 在本生产工艺中，碳酸二苯酯的生产是由光气法反应生成的。 1.3 非光气熔融酯交换缩聚法 非光气熔融酯交换缩聚法的两种反应单体同样分别是双酚A和碳酸二苯酯，只不过此种方法的碳酸二苯酯的合成不需要光气等有毒物质，因此被称为绿色环保工艺。 非光气法制碳酸二苯酯技术，以甲醇、一氧化碳、氧气为原料，在催化剂的作用下，经氧化、羧基化等反应合成碳酸二甲酯;或由二氧化碳、环氧乙烷合成碳酸亚乙酯，碳酸亚乙酯与甲醇反应生成碳酸二甲酯。再由碳酸二甲酯经酯交换过程制 取碳酸二苯酯。碳酸二苯酯和双酚A在熔融状态下在催化剂的作用下进行酯交换反应，在反应过程中不断除去小分子苯酚。然后在催化剂，高真空，高温条件下进行缩聚反应，生成聚碳酸酯。 本工艺不需要光气作为反应物，无副产物，基本无污染，并使碳酸二苯酯的纯 度提高，更加有利于聚合过程的进行，是今后聚碳酸酯生产工艺的发展方向。 2 聚碳酸酯的应用领域 2.1 电子、电器领域 全球对聚碳酸酯的需求一直以年均将近10%的速度增长。其中，电子和电器行业对PC的需求占世界PC需求量的1/3以上。 聚碳酸酯具有较好的机械强度、优异的耐热性能、较好的耐紫外辐射及耐电综合性能，耐冲击强度高，蠕变性小，制品尺寸稳定;在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性，是优良的绝缘材料。由于PC/ABS合金降低了PC的成本和熔体粘度，改善了PC的加工性能，减少了制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性，PC/ABS合金的这些优点，使得PC在电子领域应用范围更广阔。主要应用于手机外壳、计算机的外壳、仪表屏、电器工具的外壳、线圈框架等。 2.2 建材领域 PC具有优良的冲击韧性和机械强度、电性能及抗裂变性能，制品性能稳定，耐低温性可在-100-300?的温度范围内使用，并可范围内连续使用，玻璃化温度是五大通用工程塑料中唯一具有良好透明性的塑料，其可见光透过率可达到90%以上。PC板材质轻、隔热性能想，抗冲击强度高，缺口冲击强度?45kJ/m2，特别适用于玻璃、板材。 PC板材质轻，其隔热性能比无机玻璃提高25%，抗冲击强度是无机玻璃的250倍，PC板材在建筑方面的用量占PC总用量的40%以上。PC板材可制成的各种复杂的板材，可用于建筑物的大面积屋顶、走廊、楼梯护栏、阳台围墙等，具有安全可靠，坚固耐用，外观美丽和质量轻的优点。 作为世界上首座圆形站屋火车枢纽，上海南站犹如一柄直径278m的“巨伞”，气势恢弘。这个世界上最大的圆形屋顶所使用的材料是由GE塑料集团生产的Lexan力显聚碳酸酯(PC)板材。力显聚碳酸酯上海南站超大圆顶塑料制板材的抗冲击性能和防紫外线性能都很出色，而且还具有较好的透明度和体积稳定性，这使它成为了此项重大工程的首选材料。这项新式屋顶工程也是GE塑料集团迄今为止收到的Lexan力显板材单宗订单中最大的一份。 德国科隆中心车站透明屋顶、深圳国贸中心多跨拱庭园式天窗及国内外许多医院、体育场馆等代共设施的采光屋顶都采用了PC板材。 2.3 汽车领域 汽车应用包括汽车的离合器系统、仪表盘、照明灯具、内外部嵌板和轮胎盖子及汽车玻璃。在这些应用中，PC的冲击强度、硬度、耐候性和耐热性都很重要。由于其它热塑性材料的竞争，促使最佳价格/性能比的混合型的增长远比单纯PC要快的多，用于保险杠的PC/PBT合金和仪表盘的PC/ABS合金将是这些应用中增长最快的。 具有光学特性的聚碳酸酯以其独特的耐冲击性、耐候性以及质量轻、强度高等特性，越来越多地应用在汽车的灯罩，其原因就是它具有质量轻、易加工等优点。近来美国、日本、欧洲也允许汽车制造厂自行选择聚碳酸酯类作为灯罩的材料。 全球最大的聚碳酸酯生产厂商GE公司和拜耳公司已经联手研制出汽车车窗玻璃用聚碳酸酯，以期将目前单车27kg的车窗玻璃全部用聚碳酸酯代替。 我国汽车行业处在新兴发展时期，因而聚碳酸酯材料在这一领域的应用前景将极具拓展潜力。 2.4 航空航天颌域 聚碳酸酯材料之所以广泛用于航空材料领域也正是由于其具有与其它材料经过各种形式的配合，使其耐冲击能力极大增强而透明度不受影响的优点。在航空航天领域，聚碳酸酯最初只是用于飞机的座舱罩和挡风玻璃的制作。随着航空航天技术的发展，对飞机和航天器中各部件的要求不断提高，使得聚碳酸酯在该领域的应用日趋增加。仅1架波音747型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个之多，单机耗用聚碳酸酯数量近2t。在宇宙飞船上则采用了数百个不同构型并由玻璃纤维增强的聚碳酸酯部件及宇航员的防护用品等。 2.5 食品包装领域 在包装领域，PC主要用于饮用水桶和瓶、牛奶瓶、家用食品容器等，现在市场上流行的大容量的饮水桶、质量好的饮水杯，高档的牛奶瓶都是用PC制备的。 但是，最近加拿大政府在最新一期的政府公报中将极具争议的双酚A列为危险化学物质，并将限制其使用。此举使得加拿大成为世界上第一个限制双酚A使用的国家。 加拿大政府公报宣布，政府将禁止进口、销售及推广含有双酚A的聚碳酸酯树脂婴儿奶瓶。双酚A在塑料婴儿奶瓶、软鸭嘴漏水杯、可循环使用的塑料水瓶、食物罐头衬里及牙医使用的牙沟隙充填物中极为普遍。加拿大政府6个月前已表示，政府有意限制双酚A的使用，当天在公报中正式将此物质列为有毒化学物质。研究显示，双酚A有如女性雌激素，与癌症及动物不育有关，双酚A也极易渗入食物及饮料中。 前一段时间，美国食品和药品管理局认为，含双酚A的制成品不会对人体健康造成威胁。但在美国政府大会上多名专家组成的研究团却提出:人体中含有的双酚A水平，足以给实验室中的动物造成伤害。美国食品和药物管理局外部专家小组，正在检讨上次发布的双酚A安全草案 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，并将听取双酚A对健康影响的论证。 因此，PC应周在食品包装领域将受到严峻的挑战，PC将来能否应用在食品包装领域将是一个未知数。 2.6 光学材料领域 聚碳酸酯由于具有高透光率，高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性、易加工成形性等特点，在光学材料领域应用较广。 由于加工成型性、尺寸稳定性好，聚碳酸酯在光学领域最大的应用是生产光盘。光盘是将数字信息记录在成型的塑料上进行数据贮存的载体，通常1公斤聚碳酸酯树酯可生产大约55张CD。 由于高透光率，光学级聚碳酸酯还可替代玻璃用来制作高级摄象机、照相机、显微镜、望远镜的光学镜片、各种眼镜镜片。其抗冲性和成型加工性能，都是传统的玻璃和其它树酯镜片无法比拟的。 例如，世界领先的防护眼镜制造商Sperian公司生产的聚碳酸酯为原料的专门用于女性眼镜保护的防护眼镜生产线。 随着科技不断发展，特别是计算机网络的普及，欧洲地区光学级聚碳酸酯在CD/DVD应用领域的需求逐渐减少，这也将影响聚碳酸酯在光学领域的应用。 2.7 医疗器械领域 聚碳酸酯具有卓越的耐高温和耐冲击性以及透明美观的外观，使其成为多样化医疗应用领域的首选材料。聚碳酸酯可采用超高温蒸汽、高能辐射或环氧乙烷消毒， 也可采用激光镭射消毒，从而可完全避免其他材料普遍面临的褪色或变黄问题。 在上海举办的2008国际医疗设备、技术展览会，拜耳材料科技展示了最新的注塑微型手术镊，该产品由8个采用模克隆2530制成的移动部件组成。该款手术镊的 长度和宽度仅为几微米。模克隆无可比拟的机械特性、卓越的强度、硬度和韧性以及无与伦比的光电导性令其成为精密医疗应用领域首选的高透明聚碳酸酯材料。 另一款展品是名为1NJEX的无针注射系统，该产品可允许使用者进行无痛自我注射。INJEX系统可通过短时的超高压将药物注入皮下。JNJEX系统采用模克隆Rx1805制成，并受益于材料的伽马射线消毒耐受性与应力开裂与无与伦比的透明度。 此外，拜耳专家也进一步证明了模克隆拥有在消毒期间承受苛刻条件的卓越能力。 3 世界聚碳酸酯最新发展 21世纪以来全球聚碳酸酯产能增长加速。全球聚碳酸酯的扩建潮始于2005年，美国通用电气在西班牙扩建了14万t/a装置、日本帝人公司在中国兴建了一期5万t/a装置，其他各大公司也陆续兴建聚碳酸酯装置，当年世界生产能力突破300万t/a大关，达到了325万t/a。2006年全球聚碳酸酯生产能力达到334万t/a，其中亚洲为136万t/a，占41%，成为世界聚碳酸醋的生产中心。2007年聚碳酸酯产能增长集中在亚洲。拜耳在上海建成了11万t/a装置，日本帝人在浙江的装置扩大到10万t/a，LG-陶氏在韩国建成6.5万t/a装置。 但是进入2008年以来，聚碳酸酯市场走势欠佳，价格不如人意。据介绍，3月份亚洲市场因供应充足和下游需求迟缓，行情仍然持续下行。其中光学级聚碳酸酯下跌20-50美元/t、至2450-2480美元/t(CIF香港和台湾)，GP铸模级聚碳酸酯下跌20美元/t、至2680-2700美元/t(CIF香港和台湾)。而欧洲市场需求也令人失望，GP铸模聚碳酸酯价格2.91-3.16欧元/kg(FD-NEW)。GP挤压型材聚碳酸酯价格2.86-3.11欧元/kg，均较去年走软。 由于在聚碳酸酯为原料的食品包装中检测出双酚A，加拿大已经禁止聚碳酸酯应用在食品包装领域，美国FDA正在就双酚A问题展开新一轮调查。另外由于计算机网络的影响，欧洲地区光学级聚碳酸酯在CD/DVD应用领域的需求将逐渐减少。 4 我国聚碳酸酯的生产开发 我国聚碳酸酯的研究开发工作早在20世纪50年代就由沈阳化工研究院(后迁晨光研究院)开始了研发，并获得初步成功。，在此基础上，20世纪60至70年代先后在国内建设了8套百吨级间歇法聚碳酸酯生产装置。由于装置规模小、产量低、工艺落后、原料来源少、国内工业基础差等因素，纷纷下马，目前只有重庆长风化工厂等二家企业还在少量生产。 20世纪90年代，晨光研究院开始了酯交换法聚碳酸酯连续生产工艺研究并完成了百吨级工业化装置的模拟试验。2000年完成了千吨级酯交换法生产聚碳酸酯的生产工艺的研究。目前，晨光研究院正积极研制万吨级酯交换法生产聚碳酸酯的生产工艺包。争取早日建成万吨级的具有自主知识产权的酯交换法生产聚碳酸酯的工业化生产装置，可以打破国外公司对我国聚碳酸酯生产技术的长期封锁和聚碳酸酯产品市场的垄断，进而打人国际市场，参与国际竞争。 目前，国内生产聚碳酸酯的企业主要有拜耳材料科学公司(上海)产量为10万t，拜耳上海第2套聚碳酸酯(PC)装置，已于2008年10月实现机械竣工，这使一体化基地聚碳酸酯产能，从10万t/a提升至20万t/a。日本帝人化学在浙江嘉兴建设10万t PC装置，该公司还 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 建设1条6万t生产线。日本出光兴产公司计划在广州新建一座树脂厂，以满足我国南方和东南亚市场需求的增长，建成后每年将可生产1万t的聚碳酸酯。中国蓝星沈阳石化有限公司将规划28万t聚碳酸酯项目;吉化公司将规划10万t聚碳酸酯项目;三菱瓦斯化学公司将在中国建设10 万t聚碳酸酯项目;黑化集团在2008-2012年煤化工发展规划中，规划10万t聚碳酸酯(PC)项目。 5 结语 (1)聚碳酸酯的生产工艺的发展方向是非光气酯交换法。 (2)由于世界经济危机，包装材料中检测出双酚A，计算机网络的发展，聚碳酸酯的高速发展可能会受到抑制。 (3)我国还没有具有自主知识产权的聚碳酸酯工业化生产装置，目前国内聚碳酸酯生产被国外聚碳酸酯生产厂家所控制。